초록 ▼

주기적 안전성평가에 유용하게 사용될 수 있는 수명평가 및 노화관리 관련기술을 조사분석하고 현재 기술수준(완성도)을 평가하였다. 주기적안전성평가(PSR) 수행시 필요한 데이터 생산을 위한 환경피로 시험조건을 결정하고 시험장치를 설계하였다. 국산 압력용기강의 기초물성을 조사하고 공기조건에서의 피로균열 성장특성 및 고온 수화학조건에서의 피로균열 성장특성을 평가하였다. 국내외 열취화 연구결과 활용사례를 분석하고 열취화 재료특성 저하 예측절차를 개발하였다. 웨스팅하우스형(WH) 원전 배관 및 내부구조물용 스테인레스강 환경조장균열 DB구축,

주기적 안전성평가에 유용하게 사용될 수 있는 수명평가 및 노화관리 관련기술을 조사분석하고 현재 기술수준(완성도)을 평가하였다. 주기적안전성평가(PSR) 수행시 필요한 데이터 생산을 위한 환경피로 시험조건을 결정하고 시험장치를 설계하였다. 국산 압력용기강의 기초물성을 조사하고 공기조건에서의 피로균열 성장특성 및 고온 수화학조건에서의 피로균열 성장특성을 평가하였다. 국내외 열취화 연구결과 활용사례를 분석하고 열취화 재료특성 저하 예측절차를 개발하였다. 웨스팅하우스형(WH) 원전 배관 및 내부구조물용 스테인레스강 환경조장균열 DB구축, WH형 원전의 니켈계합금 (가압기, CRDM 노즐)의 균열 발생 모형을 개발하고 박막도금 기반기술을 개발하였다. 국내 원전 콘크리트 구조물에 발생하는 열화 현상 및 요인을 분류하여 요인별 손상 평가기준을 정립하였다. 보수·보강 사례를 조사분석 하였으며, 국내 원전 보수·보강재료의 품질기준을 분석하여 재료별 품질기준을 수립하였다. 압력관재료인 ZrNb강에 대한 소형편치(SP) 크리프 시험을 실시하고 ABAQUS를 이용한 SP 크리프 시험 및 유한요소 해서을 수행하였다. 연구과제 수행을 통해 국내특허출원 1건, 해외 SCI 저널에 3편, 국내 전문학술지에 3편의 논문을 개재하여 연구 성과의 우수성을 인정받았으며 국제 학술발표 6회, 국내학술발표 15회 등 국내외 관련 연구자들과의 학술교류를 활발히 수행하는 등 우수한 연구개발 성과를 이루었다.

Abstract ▼

A. Purpose of Phase 1 Study :
Establish the basis for various aging management evaluation for PSR
1. Applications strategy of aging-related technologies
2. Environmental fatigue management technology development for low-alloy steels and stainless steels
3. Thermal aging management techno

A. Purpose of Phase 1 Study :
Establish the basis for various aging management evaluation for PSR
1. Applications strategy of aging-related technologies
2. Environmental fatigue management technology development for low-alloy steels and stainless steels
3. Thermal aging management technology development for cast stainless steels
4. Environmentally assisted cracking(EAC) management technology development
5. Aging management technology development for concrete structure
6. Creep life evaluation technology development using small disc specimen
B. Scope and Contents of the Project
1. Application strategy of aging-related technologies
- Review of aging-related R&D results and application experiences
- Analysis of applicability of aging-related technologies
${\cdot}$ Suggestions for application on operating plant
${\cdot}$ Applications for plant performance and equipment improvement
${\cdot}$ Applications for plant integrity improvement
2. Environmental fatigue management technology development for low-alloy steels and stainless steels
- environmental fatigue test for low alloy steels and stainless steels
${\cdot}$ mechanical properties and microstructural characterization
${\cdot}$ Review and analysis of existing database and determine the test condition
${\cdot}$ Determine the specification for test setup for stainless steels
${\cdot}$ Fatigue crack growth test on low alloy steels
${\cdot}$ Fatigue life test on low alloy steels
- Development of integrity evaluation guide
${\cdot}$ Evaluation guide on fatigue crack growth and fatigue life on low alloy steels

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제 의 개요...44
• 제 1 절 연구개발의 필요성 및 목적...44
• 제 2 절 연구개발의 목표 및 범위...45
• 1. 단계 목표...45
• 2. 세부 연구개발 목표...45
• 3. 연구개 발 목표별 연구범 위...45
• 가. 원전 경년열화 관련기술 활용방안 연구...45
• 나. 압력용기 및 배관재료의 환경피로 손상관리 적용기술 개발...45
• 다. 열취 화 손상관리 적 용기 술 개 발...45
• 라. 환경조장균열 손상관리 적용기술개발...46
• 마. 콘크리트 구조물의 손상성능 개선기술 개발...46
• 바. 소형디스크 시편을 이용한 크리프 수명평가 기술개발...46
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...47
• 제 1 절 유사 연구사례에 대한 조사 현황...47
• 1. 해외 연구현황...47
• 가. 원전환경에서의 피로...47
• 나. 원전에서의 환경조장균열...47
• 다. 주조 스텐레스강의 열취화...48
• 라. 콘크리트 구조물 손상...48
• 마. 지르코늄합금의 크리프...48
• 2. 국내 연구현황...49
• 3. 현기술상태의 취약성...49
• 4. 향후 기술수요 전망...50
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...51
• 제 1 절 경년열화 기술의 PSR 적용성 분석...51
• 1. 경년열화평가 대상 설비...52
• 2. 설비별 주요 경년열화기구...53
• 가. 설비별 경년열화 영향...54
• 나. 경년열화기구...58
• 3. 경년열화기술 문헌 조사...59
• 가. 경년열화기술 종류...59
• 나, 문헌조사 방법...59
• 다. 기술 문헌 DB...60
• 4. 경년열화기술의 PSR 적용방안...62
• 가. 경년열화기술의 가치 평가...63
• 나. 설비별 경년열화 기술 목록...65
• 다. 향후 추가 개발 기술...67
• 제 2 절 압력용기 및 배관재료의 환경피로 손상관리 적용기술 개발...72
• 1. 배 경...72
• 2. 주조스텐레스강의 환경피로...72
• 가. 실험 배관재의 선정 및 재질 특성...72
• 나. 실험용 배관재의 제작...74
• 다. 주조 스테인리스강의 기초물성시험...81
• 라 환경피로 시험조건 및 선행 실험데이터 분석...85
• 마. 배관재(스텐리스강)용 환경 피로 실험장치 설계 및 제작...95
• 바. 배관재(스텐리스강)용 환경 피로 실험을 위한 프로그램 개발...104
• 3. 압력용기강의 환경피로...104
• 가. 배경...104
• 나. 원자로 압력용기 재료의 피로 균열 성장 거동 및 피로 수명 선도에 대한 문헌 조사...105
• 다. 1차년도 연구 개발 수행 내용 및 결과...129
• 라. 1차년도 연구 정리...149
• 마. 2차년도 연구 개발 수행 내용 및 결과...151
• 바. 2차년도 연구결과 정리...162
• 제 3 절 열취화 손상관리 적용기술 개발...164
• 1. 열취화 및 재료특성 저하 예측절차...164
• 가. 열취화 손상기구 및 발생기준 검토...164
• 나. 페라이트 함량 결정방법 및 특징 비교와 예측결과의 타당성 확인...164
• 다. 샤피충격에너지, J-R곡선, σ-ε곡선 예측식 분석...164
• 라 재료특성 저하 예측절차 수립 및 사례연구...165
• 2. 주조 스테인리스강의 열취화 시험결과 조사 및 분석...166
• 가. 국외 시험결과 분석...166
• 나. 국내 시험결과 분석...172
• 3. 열취화 건전성평가 절차 개발...177
• 가. 관련코드 분석...177
• 나. 건전성평가 절차 개발...190
• 제 4 절 환경 조장균열 손상관리 적용기술 개발...196
• 1. WH형 원전의 니켈계합금 (가압기, CRDM 노즐)의 균열 발생 및 성장 모형개발...196
• 가. 니켈계 합금 노즐부 균열 검사 DB 구축...196
• 나. 니켈계 합금 600의 균열 발생 모형 개발...197
• 다. 균열 성장 모형 개발...200
• 라. 수명 예측 방법...202
• 2. WH형 원전 배관 및 내부구조물용 스테인레스강 환경조장균열 수명예측 모형 개발...204
• 가. 스테인레스강의 환경조장균열 DB 구축...205
• 나. 수명 예측 모형...207
• 3. 박막도금 기반기술 및 현장적용기술 개발...210
• 가. 박막 도금 기반 기술 개발...210
• 나. 박막 도금 현장 적용 기술 개발...212
• 다. 박막 도금 성능 평가 시험 연구...215
• 4. 산화막 안정화를 위한 산화막 분석 연구...227
• 가. 연구 배경...228
• 나. 산화막 분석 시험 장치 개발 연구...230
• 다. 산화막 분석 결과...234
• 5. 종합 결론...241
• 가. WH형 원전의 니켈계합금 (가압기, CRDM 노즐)의 균열 발생 및 성장 모형 개발...241
• 나 WH형 원전배관 및 내부구조물용 스테인레스강 환경조장균열 수명예측 모형 개발...241
• 다. 박막도금 기반기술 및 현장적용기술 개발...242
• 라. 산화막 안정화를 위한 산화막 분석 연구...242
• 제 5 절 콘크리트 구조물 손상관리 적용기술 개발...244
• 1. 서론...244
• 가. 손상관리적용기술의 개발...244
• 나. 원전구조물의 열화손상 분석...245
• 2. 손상의 진단 및 평 가...246
• 가. 콘크리트 구조물의 경년손상 메커니즘...246
• 나. 손상의 진단 및 평가...249
• 3. 성능개선 재료의 품질 기준서...259
• 가. 보수·보강재료의 분류...260
• 나. 표면보호재의 품질 기준 및 시험 규정...263
• 다. 주입 재료의 품질 기준 및 시험 규정...264
• 라. 충전재 및 단면복구재의 품질기준 및 시험규정...267
• 마. 보수재료의 선정 기 준...268
• 바. 보수재의 선정 과정 및 품질 규격(안)...271
• 4. 성능개선공법 평가 및 선정기준...272
• 가. 균열손상의 보수공법 선정기준 분석...272
• 나. 손상의 유형별 공법선정 흐름도...273
• 5. 성능개선 효과 평가 기법 개발...274
• 가. 외관조사에 의한 방법...274
• 나. 초음파법에 의한 균열 주입효과 판정...275
• 다. 전달함수법을 이용한 균열주입효과 판정법...277
• 6. 보수보강 공법 절차서 개발...279
• 가. 보수·보강 공법의 분류...279
• 나. 표면보호공법...280
• 다. 주입공법...283
• 라. 충전공법...286
• 마. 단면복구와 표면보호공법...288
• 바. 전기화학적 보수공법...289
• 사. 강판 접착보강공법...292
• 아. 탄소섬유 접착공법...294
• 자. Dry Pack 보수공법...295
• 차. 열화된 콘크리트의 제거 방법...296
• 제 6 절 소형디스크 시편을 이용한 크리프 수명평가 기술개발...297
• 1. 서론...297
• 2. 국내·외 기술개발 현황...298
• 가. SP 크리프 시험의 실험 연구 동향...298
• 나. SP 크리프 시험의 유한요소해석 연구 동향...299
• 3. ABAQUS를 이용한 SP 크리프 시험의 유한요소해석...300
• 가. 유한요소해석법...300
• 나. CrMoV강과 Cr강의 유한요소해석 결과...302
• 다. Zr-2.5Nb 합금의 유한요소해석 결과...313
• 4. 압력관 재료에 대한 SP 크리프 시험...315
• 가. CANDU 압력관 재료의 크리프 특성...315
• 나. Zr-2.5Nb 압력관 재료의 일축 크리프 실험...322
• 다. Zr-2.5Nb 압력관 재료 및 Cr강의 SP 크리프 실험...324
• 5. 요약 및 결론...333
• 가 Cr강의 유한요소해석 결과 검증...333
• 나. Zr-2.5Nb 합금의 유한요소해석 결과 검증...333
• 다. 결 론...335
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...336
• 제 1 절 연구개발목표 달성도...336
• 제 2 절 관련분야 기술발전에의 기여도...337
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...338
• 제 1 절 PSR에의 활용...338
• 1. 경년열화 요인별 관련기술의 PSR 현장 적용성 분석...338
• 2. 압력용기 및 배관재료의 환경피로 손상관리 적용기술 개발...338
• 3. 열취화 손상관리 적용기술 개발...338
• 4. 환경조장균열 손상관리 적용기술개발...338
• 5. 콘크리트 구조물의 손상성능 개선기술개발...338
• 6. 소형디스크 시편을 이용한 크리프 수명평가 기술개발...338
• 제 2 절 원자력 안전성 향상에의 활용...339
• 제 3 절 기타 활용방안...339
• 1. 상용화/실용화 가능성...339
• 2. 원자력 기술경쟁력 향상(기술수출 가능성)...340
• 3. 사회경제적 효과...340
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...341
• 제 7 장 참고문헌...342