초록 ▼

국내 원전 냉각계통재질의 수화학 환경에 따른 고온부식 손상문제 평가를 위한 DB를 보완·구축하고, 계통수명 연장을 위한 수화확 관리지침과 운전조건 도출에 요구되는 부식방지 기술을 다음과 같이 고찰하였다.: 1) 개발한 틈새 수화학 평가 전산프로그램으로 국내 시범원전의 주기별 2차측 틈새수화학 변화 평가, 고온고압용 틈새실증시험장치 제작 및 틈새잠복-방출시험, 국내외 PWR 수화학지침 개정이력 분석평가; 2)국내 증기발생기 전열관 손상의 주요유형과 발생위치 등 분석, 수소분압 측정용 Pd-Ag cell 제작 및 Alloy 600 CR

국내 원전 냉각계통재질의 수화학 환경에 따른 고온부식 손상문제 평가를 위한 DB를 보완·구축하고, 계통수명 연장을 위한 수화확 관리지침과 운전조건 도출에 요구되는 부식방지 기술을 다음과 같이 고찰하였다.: 1) 개발한 틈새 수화학 평가 전산프로그램으로 국내 시범원전의 주기별 2차측 틈새수화학 변화 평가, 고온고압용 틈새실증시험장치 제작 및 틈새잠복-방출시험, 국내외 PWR 수화학지침 개정이력 분석평가; 2)국내 증기발생기 전열관 손상의 주요유형과 발생위치 등 분석, 수소분압 측정용 Pd-Ag cell 제작 및 Alloy 600 CRDM 재료의 CERT 시험장치 내수소농도에 따른 PWSCC 성장속도 평가시험, 전기화학 분극시험과 균열시험 및 부식전위 측정에 의한 중간 pH 영역 및 환원-황 성분, Pb 및 CuO에 따른 Ni-기저 합금의 SCC 거동평가, TiO₂부식억제제의 틈새간격 침투특성과 전열관 재료의 염기성분위기 응력부식 특성시험 및 전기화학전 산화물특성 관찰; 3) 루프시험에 의한 배관재질(탄소강, 1Cr-½Mo 및 2¼Cr-1Mo)의 침식-부식 저항성 확인 및 아민의 열역학적 특성분석에 근거한 현용 pH 조절제의 문제점 도출과 대안제시; 4) 터빈강(3.5NiCrMoV)의 응력부식균열 민감성과 일정연신률 및 수소취화 특성시험; 5) 1차계통 방사선준위 저감을 위한 아연 화학종의 선정, 용존 화학종 평형거동 계산, 정화수지에 미치는 영향시험, CERT 시험장치 내 Alloy600 험프 시편의 응력 부식과 일정 연신률 시험 및 입계응력부식 민감성 평가, 국내 PWR 수화학 운전자료 분석과 방사선준위 변화추이 고찰 및 CRUDSIM 코드에 의한 시범원전의 운전모드에 따른 방사능 생성량 비교검토; 6) 중소형/일체형원자로 일차냉각수 pH 조절제인 암모니아의 방사분해 생성물 용해도와 방사평형 계산 및 최소 질소용해 온도와 암모니아 요구농도 도출, 증기발생기 재료(ASTM Grade 2 Ti)의 수소분압에 따른 수소장입과 피로균열 진전 시험

Abstract ▼

We supplemented a data base for evaluation of problems in high temperature corrosion degradation at domestic NPPs, and investigated corrosion mitigation methodologies for modification of water chemistry guidelines and operating conditions for life extension as follows: 1) crevice chemistry evaluatio

We supplemented a data base for evaluation of problems in high temperature corrosion degradation at domestic NPPs, and investigated corrosion mitigation methodologies for modification of water chemistry guidelines and operating conditions for life extension as follows: 1) crevice chemistry evaluation by using CAP code, hide-out return tests in a Crevice Test Apparatus, analysis of water chemistry guideline revision history; 2) analysis on main steam generator tube damages, H₂-dependent crack propagation rate tests of Alloy 600 CRDM material, SCC test of Ni-based alloy in mid-ranged pH by electrochemical polarization and of reduced sulfur influence by corrosion potential measurement, Pb- and CuO-SCC behavior tests, TiO₂ inhibitor penetration test, SCC evaluation, electrochemical observation; 3) Cr-1Mo, evaluation of current pH-controlling agents base don thermodynamic analysis of amines; 4) SCC susceptibility and H₂-embrittle ment tests of turbine material(3.5NiCrMoV); 5)analyses of Zn-compound for radioactivity reduction and of hydrolysis equilibrium with adsorption test against resins, CERT test of PWSCC susceptibility of Alloy 600, evaluation of operation mode-dependent radiation level by using CRUSIM code; 6) solubility calculation of radiolysis products of NH₃, the pH-controlling agent of small- and medium-sized reactors, temperature estimation for obtaining lowest N₂ solubility and of NH₃ content required for optimum pH control, fatigue crack growth test of SG materials(ASTM Grade 2 Ti)

목차 Contents

• 제 1 장. 서 론...51
• 제 2 장. 국내ㆍ외 기술개발 현황...55
• 1. 증기발생기 2차측 틈새 수질상태 평가 기술개발...57
• 2. 수질상태/첨가제에 의한 증기발생기 응력부식 평가와 억제 기술개발...60
• 3. 배관 및 증기발생기 보호를 위한 대체 수화학 기술 개발...65
• 4. 수질상태가 터빈 손상에 미치는 영향 평가기술 개발...67
• 5. 1차 계통 방사선 준위 평가 및 저감화 기술 개발...67
• 6. 무붕산 수화학 기술 개발...69
• 제 3 장. 연구개발수행내용 및 결과...75
• 제 1 절. 증기발생기 2차측 틈새 수질상태 평가 기술개발...77
• 1. MRI 이용 틈새수화학 평가 전산 program 개발...78
• 가. 몰비지수...78
• 나. 틈새수화학 평가 propgram 개발...80
• 2. 선정된 국내원전의 틈새 수화학 환경 원전주기별 변화 평가...82
• 가. pH 계산 전산코드...82
• 나. 자료수집 및 Databse 입력...83
• 다. 국내원전 틈새수화학 평가...83
• 3. 고온 틈새수화학 실증시험 장치제작 및 시험자료 생산...85
• 가. 장치 설계제작...85
• 나. 고온 틈새수화학 실증시험...86
• 4. 공급회사별 2차계통 수화학 관련지침 분석...88
• 가. 서론...88
• 나. pH...88
• 다. 산화환원 전위...89
• 라. 불순물 농도...89
• 마. 분석결과...90
• 제 2 절. 수질상태/첨가제에 의한 증기발생기 응력부식 평가와 억제기술개발...91
• 1. 국내 가동원전 증기발생기 부식손상 진행분석...91
• 가. 개요...91
• 나. 호기별 전열관 손상 현황...92
• 2. Pb 분위기에서 응력부식 시험 및 평가...103
• 가. 개요...103
• 나. 실험 방법...104
• 다. 미세조직 관찰...106
• 라. SCC에 대한 pH와 납 농도의 영향...106
• 마. 납에 의한 Alloy 600 재료의 전기화학적 특성...107
• 바. CuO 분위기에서 전기화학특성시험...108
• 사. PbSCC에 대한 인가전위의 영향...109
• 아. 결론...110
• 3. 중간 pH 영역에서 붕산/염소/황 성분에 의한 전기화학적 특성 시험과 응력부식 시험...111
• 가. 개요...111
• 나. 실험방법...111
• 다. 실험결과 및 고찰...113
• 라. 결론...115
• 4. 염기성 분위기 응력부식 억제 시험 및 평가...116
• 가. 개요...116
• 나. 실험방법...116
• 다. TiO₂에 의한 전열관 재료의 전기화학적 특성 변화...119
• 라. SCC 균열측정...121
• 마. 침투실험 결과 및 피막특성 분석...122
• 바. 결론...127
• 5. 1차계통 수질상태가 증기발생기와 CRDM에 미치는 영향 응력부식시험...128
• 가. 연구배경...128
• 나. 실험방법...128
• 다. 실험결과 및 고찰...131
• 라. 결론...135
• 제 3 절. 배관 및 증기발생기 보호를 위한 대체 수화학 기술 개발...136
• 1. 서론...136
• 2. pH 변화에 의한 배관재 침식-부식 시험자료 생산...138
• 가. 탄소강 침식-부식의 유속 의존성...139
• 나. 탄소강 침식-부식의 오리피스 거리 의존성...139
• 다. 탄소강 침식-부식의 재질 의존성...140
• 라. 탄소강 침식-부식의 pH 의존성...140
• 마. 침식-부식의 magnetite 용해도 의존성...140
• 3. 단일 및 혼합 아민에 의한 배관재 침식-부식 비교 시험 평가자료 생산...142
• 가. Morpholine 함유 수용액 내에서의 탄소강 침식-부식 특성...142
• 나. Morpholine과 ammonia에 따른 탄소강 침식-부식의 재질 의존성 비교...143
• 4. 국내 PHWR 원전 feeder piping에 대한 FAC(Flow-Assisted Corrosion) 저감화 자료 분석...143
• 가. PHWR 원전 feeder piping에 대한 FAC 발생 사례...144
• 나. 국내 PHWR 원전 feeder piping에 대한 FAC 발생 원인...144
• 다. Lithium hydroxide 함유 수용액 내의 탄소강 침식-부식 특성실험...145
• 라. 원전 feeder piping에 대한 FAC 저감화 방안 해석...146
• 5. 아민의 화학적 특성 및 유기산 생성 분석...147
• 가. 아민의 화학적 구조와 일반특성...148
• 나. 온도별 염기세기, 상대휘발도 및 분배계수...148
• 다. 고온 열분해 및 유기산 생성 특성...150
• 6. 결론...151
• 제 4 절. 수질상태가 터빈 손상에 미치는 영향 평가기술 개발...154
• 1. 연구 배경...154
• 2. 터빈 재료 SCC 손상 평가 시험...155
• 가. 시험 방법...155
• 나. 시험 결과...156
• 다. 고찰...157
• 라. 결론...158
• 3. 터빈 재료 부식 피로 손상 평가 시험...158
• 가. 시험 방법...158
• 나. 시험 결과...159
• 다. 고찰...160
• 라. 결론...161
• 제 5 절. 1차 계통 방사선 준위 평가 및 저감화 기술개발...162
• 1. 아연 주입효과 분석 및 아연 주입이 1차계통의 정화계통에 치미는 영향평가 시험자료 생산...162
• 가. 서론...162
• 나. 아연 주입효과 분석...162
• 다. 다연주입이 1차계통의 정화계통에 미치는 영향평가 시험자료 생산...168
• 라. 결론...177
• 2. 아연 주입이 계통 재질의 SCC에 미치는 영향 평가...178
• 가. 계통재질에 부식 거동에 미치는 아연주입의 영향...178
• 나. Hump시편에 의한 Alloy 600의 응력부식 가속화 시험...182
• 다. Alloy 600 험프 시편의 입계응력부식 균열에 미치는 변형 속도의 영향...187
• 라. Alloy 600의 PWSCC에 미치는 용존산소의 영향...192
• 마. Alloy 600의 응력부식에 미치는 아연 주입 효과 시험...195
• 3. 전산코드(CRUDSIM)을 이용하여 pH운전모드 경로에 따른 방사선준위평가...197
• 가. CRUDSIM 코드...197
• 나. CRUDSIM code를 이용한 국내 원전 수화학 운전 평가...201
• 다. 공급회사별 1차계통 수화학 관리지침 비교분석...204
• 제 6 절. 무붕산 수화학 기술 개발...208
• 1. pH 제어특성 해석 및 암모니아 방사화 해석...208
• 가. 서론...208
• 나. SMART 운전특성...210
• 다. 기체의 용해도...211
• 라. 암모니아수의 pH...213
• 마. 암모니아의 방사분해...215
• 2. 누적되는 수소 분위기 하에서 Ti 증기 발생기 재료의 부식피로 시험평가...216
• 가. 연구 배경...216
• 나. 실험방법...217
• 다. 실험 결과 및 고찰...220
• 라. 결론...225
• 제 4 장. 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...499
• 1. 증기발생기 2차측 틈새 수질상태 평가 기술개발...501
• 2. 수질상태/첨가제에 의한 증기발생기 응력부식 평가와 억제 기술개발...501
• 3. 배관 및 증기발생기 보호를 위한 대체 수화학 기술 개발...503
• 4. 수질상태가 터빈 손상에 미치는 영향 평가기술 개발...503
• 5. 1차 계통 방사선 준위 평가 및 저감화 기술 개발...504
• 6. 무붕산 수화학 기술 개발...505
• 제 5 장. 연구개발 결과의 활용계획...507
• 1. 증기발생기 2차측 틈새 수질상태 평가 기술개발...509
• 2. 수질상태/첨가제에 의한 증기발생기 응력부식 평가와 억제 기술개발...509
• 3. 배관 및 증기발생기 보호를 위한 대체 수화학 기 영향 평가기술 개발...510
• 5. 1차 계통 방사선 준위 평가 및 저감화 기술 개발...511
• 6. 무붕산 수화학 기술 개발...512
• 제 6 장. 참고문헌...515
• 부록...535