초록 ▼

1. 연구개발의 내용 및 범위
- 파괴인성 마스터커브의 국내 원전적용 기술기준 개발
- 국내원전 압력용기강 조사취화 DB 및 평가모델 개발
- 배관 및 용접부 균열특성 평가 시스템 구축
- 국내원전 압력용기 및 배관재 재료규격 개선
2. 연구결과
- 원자로 압력용기강의 감시시험편을 재생하여 파괴인성 마스터커브 평가를 수행할 수 있는 일련의 시험 및 해석시스템을 구축하였다. 탄소성 유한요소 수치해석기법을 응용하여 소형시편의 시험결과 신뢰도를 개선하는 평가절차를 개발하고 다양한 현상의 시편에 대한 데이터

1. 연구개발의 내용 및 범위
- 파괴인성 마스터커브의 국내 원전적용 기술기준 개발
- 국내원전 압력용기강 조사취화 DB 및 평가모델 개발
- 배관 및 용접부 균열특성 평가 시스템 구축
- 국내원전 압력용기 및 배관재 재료규격 개선
2. 연구결과
- 원자로 압력용기강의 감시시험편을 재생하여 파괴인성 마스터커브 평가를 수행할 수 있는 일련의 시험 및 해석시스템을 구축하였다. 탄소성 유한요소 수치해석기법을 응용하여 소형시편의 시험결과 신뢰도를 개선하는 평가절차를 개발하고 다양한 현상의 시편에 대한 데이터베이스를 확보하였다. 축적된 기술을 고리1호기 용접재의 조사후 파괴인성 평가에 적용하여 국내원전의 장기가동에 따른 안전여유도 검증자료를 생산하였다.
- 연구용 원자로인 하나로를 이용하여 국산 원자로압력용기강의 조사취화 DB를 확충하였으며 외산 재료와 특성을 비교하였다. 국내 감시시험으로 얻은 조사취화평가 결과와 다양한 조사취화모델의 적합도를 평가하였다.
- 원자로가동온도에서 다양한 화학성분의 type 347 밀림관용 스테인레스강 용접부의 파괴인성을 평가하여 최적 용접재 사양을 도출하였다. 가압기 밀림관 실제 운전조건을 모사할 수 있는 신뢰성 있는 열피로 시험장치를 구축하였으며 화학성분이 다른 type 347 재료들에 대한 피로균열성장률을 측정하였다.
- 차세대용 고강도/고인성 압력용기용 강인 SA508-Gr.4N의 재료사양 최적화를 위해 합금설계 및 열처리방안을 도출하였다. 다양한 조성의 type 347 밀림관 재료에 대한 파괴저항특성 및 인장특성평가를 실시함으로써 파괴저항성과 재료사양의 연관성을 밝히고 이를 바탕으로 밀림관용 최적재료사양을 제시하였다.
3. 활용방안
원자로용기 감시시험편을 재활용하여 파괴인성을 직접 시험하여 재질 조사취화의 안전여유도를 정량적으로 평가한 결과는 안전성 심사의 기술기반으로 활용될 뿐 아니라, 사회적 수용성 확보에도 매우 중요한 기여를 할 것으로 기대됨. 가압기 밀림관용 347 스테인레스강의 재질개선 연구결과는 신고리 1, 2호기 등 현재 계획된 한국표준원전의 LBB 안전여유도를 증진하기 위해 부품소재의 구매 특별사양서로 적용될 예정이다. 원자로용기강의 고강도화를 위한 연구결과는 SCWR 등 차세대 원전용 재료규격을 개발하는 데에 기술기반이 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

The objectives of this study are the assurance of integrity assessment technique for RPV and primary piping, the accumulation of radiation embrittlment data for RPV steels and development of high toughness/strength radiation-resistant reactor structural materials. The present work is categorized int

The objectives of this study are the assurance of integrity assessment technique for RPV and primary piping, the accumulation of radiation embrittlment data for RPV steels and development of high toughness/strength radiation-resistant reactor structural materials. The present work is categorized into 4 parts. The contents are as follows. 1. Development of technical guideline for application of fracture toughness master curve to domestic nuclear power plant, 2. Development of radiation embrittlement DB and assessment model for domestic RPV steels, 3. characterization of crack growth properties for piping and their welds, 4. Improvement of material specification for RPV and piping Since the demand of the citizens for safety insurance of operating NPP is increasing, the results of quantitative evaluation of safety margin related to radiation embrittlement by using advanced techniques can be effectively used for public acceptance. It can provide a technical basis of safety inspection for the regulatory body. Furthermore, it is expected that the techniques and the results would be used for effectiveness of the aging management and periodic safety review programs for domestic NPPs. The results of the study for enhancement of material properties of type 347 for surge line is planed to be involved in special specification for the next KSNP construction. The results for improving strength of RPV material will be an important technical basis of an R&D program for the design and construction of a next generation NPP, such as SCWR.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...1
  • 
    제 2 장 국내.외 기술개발 현황...3
  • 
    제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...5
  • 제 1 절 파괴인성 마스터커브의 국내 원전적용 기술기준 개발....5
    • 제 1 항 소형굽힘 시편의 마스터커브 적합성 평가....5
      • 1.1 서론....5
        • 
          1.2 이론적 배경....6
        • 1.2.1 연성-취성 천이온도구간의 파괴인성 특성....7
          • 
            1.2.2 연성-취성 천이온도구간에서 페라이트강에 대한 파괴 인성 측정시험과 해석....8
          • 
            1.2.3 소형시편에서의 소성구속력 손실....11
          • 
            1.2.4 Modified 9Cr-1Mo 강에 대한 마스터커브 적용 적합성 평가....13
          1.3 소성구속력 손실 보정을 위한 Local $J/J_{SSY}({sigma}^*-A^*)$ 방법....15
        • 1.3.1 이론적 배경....15
          • 
            1.3.2 해석 방법 및 절차....16
          1.4 파괴인성 시험 및 소성구속력 손실 보정....17
        • 1.4.1 소형 굽힘시편의 파괴인성 측정 시험....18
          • 
            1.4.2 소형 파괴인성 시편의 소성구속력 손실 보정....19
          • 
            1.4.3 소성구속력 손실 보정에 미치는 영향인자....20
          1.5 결론....21
        • 
          참고문헌....22
        제 2 항 WOL 시편의 마스터커브 시험 및 해석기술 개발....50
      • 2.1 서론....50
        • 
          2.2 시험방법....51
        • 2.2.1 소재 및 파괴인성 평가....51
          • 
            2.2.2 유한요소해석....52
          2.3 시험결과 및 고찰....53
        • 2.3.1 파괴인성 평가방법....53
          • 
            2.3.2 시험결과 및 고찰....56
          2.4 결론....56
        • 
          참고문헌....57
        제 3 항 유한요소법을 이용한 국부적 파괴거동 해석기술 개발....68
      • 3.1 유한요소법 기반 연성파괴특성 예측....68
        • 3.1.1 서론....68
          • 
            3.1.2 마이크로 역학적 손상 모델....69
          • 
            3.1.3 소형펀치 기법을 이용한 재료상수 결정....71
          • 
            3.1.4 유한요소법을 이용한 파괴저항곡선 예측....73
          • 
            3.1.5 결론....75
          3.2 유한요소법 기반 취성파괴특성 예측....76
        • 3.2.1 서론....76
          • 
            3.2.2 와이블 응력모델 및 최대가능성방법....77
          • 
            3.2.3 통계처리기법을 이용한 재료상수 결정....80
          • 
            3.2.4 취성파괴특성 분석....82
          • 
            3.2.5 결론....84
          참고문헌....85
      제 2 절 압력용기강 조사취화 DB 및 평가모델 개발....111
    • 제 1 항 고리 1 호기 용접부의 조사취화 특성평가....111
      • 1.1 서론....111
        • 
          1.2 마스터커브 파괴인성 시험방법의 기술적 배경....112
        • 1.2.1 마스터커브 방법의 연혁....112
          • 
            1.2.2 $RT_{NDT}$와 $RT_{T0}$ 기준온도의 개념....113
          1.3 고리1호기 용접부의 조사전.후 파괴인성 마스터커브 특성시험....116
        • 1.3.1 조사전 마스터커브 파괴인성 시험결과....116
          • 
            1.3.2 조사후 마스터커브 파괴인성 시험결과....117
          1.4 마스터커브 방법의 국내원전 건전성 평가 기술적용....118
        • 
          1.5 요약....119
        • 
          참고문헌....120
        제 2 항 상용 압력용기강의 조사취화특성....135
      • 2.1 기계적특성 평가....135
        • 2.1.1 Micro-Vickers 경도....135
          • 
            2.1.2 인장특성....135
          2.2 국내원전 조사취화 평가모델....136
        • 2.2.1 각국의 조사취하 예측모델....136
          • 
            2.2.2 국내 감시시험 data에 대한 적용결과....138
          참고문헌....139
        제 3 항 SA508 Gr.4 Ni-Mo-Cr계 저합금강의 조사취화 특성평가....145
      • 3.1 서론....145
        • 
          3.2 실험방법....146
        • 3.2.1 실험재료....146
          • 
            3.2.2 중성자조사시험....146
          • 
            3.2.3 기계적 특성평가....146
          3.3 결과 및 고찰....147
        • 3.3.1 경도 및 인장특성의 변화....147
          • 
            3.3.2 SP시험법을 이용한 연성취성 천이특성 평가....148
          3.4 결론....149
        • 
          참고문헌....149
      제 3 절 배관 및 용접부 균열특성 평가 시스템 구축....159
    • 제 1 항 Type 347 용접부 파괴인성 개선을 위한 미세조직 제어....159
      • 1.1 서론....159
        • 
          1.2 실험방법....159
        • 1.2.1 재료 및 시편....159
          • 
            1.2.2 시험 및 분석방법....160
          1.3 미세조직특성....164
        • 1.3.1 미세조직관찰 결과....164
          • 
            1.3.2 석출물 정량분석....165
          1.4 J-R파괴저항성....165
        • 1.4.1 화학조성과 파괴저항성의 상관관계....165
          • 
            1.4.2 석출물과 파괴저항성의 상관관계....166
          • 
            1.4.3 파괴거동에 미치는 석출물의 영향에 대한 금상학적 관찰....166
          참고문헌....167
        제 2 항 원전배관의 열피로 균열특성 시험 및 해석기술 개발....180
      • 2.1 서론....180
        • 
          2.2 열피로균열성장률 시험장비....180
        • 
          2.3 시편 재료 및 시험조건....181
        • 
          2.4 시험결과 및 고찰....182
        • 2.4.1 온도의 영향....182
          • 
            2.4.2 응력비의 영향....183
          • 
            2.4.3 합금 성분의 영향....183
          2.5 결론....184
        • 
          참고문헌....185
        제 3 항 Ni 계 이종재료 용접부의 피로 파괴 시험 및 해석....202
      • 3.1 서론....202
        • 
          3.2 SA508 모재의 열영향부에서의 피로균열 성장속도 측정....203
        • 
          3.3 재료 constraint 효과....204
        • 
          참고문헌....205
      제 4 절 압력용기 및 배관재 재료규격 개선....215
    • 제 1 항 SA508 Gr.4 Ni-Mo-Cr계 저합금강의 기계적 특성 평가....215
      • 1.1 서론....215
        • 
          1.2 실험방법....216
        • 1.2.1 실험재료....216
          • 
            1.2.2 미세조직 관찰....216
          • 
            1.2.3 기계적 물성 평가....217
          1.3 결과 및 고찰....218
        • 1.3.1 미세조직 관찰....218
          • 
            1.3.2 기계적 특성....220
          1.4 결론....221
        • 
          참고문헌....222
        제 2 항 SA508 Gr.4 Ni-Mo-Cr계 저합금강 용접열영향부 특성....240
      • 2.1 서론....240
        • 
          2.2 실험방법....240
        • 2.2.1 실험재료....241
          • 
            2.2.2 용접열영향부 모사....241
          • 
            2.2.3 미세조직관찰....242
          • 
            2.2.4 기계적 특성평가....242
          2.3 결과 및 고찰....243
        • 2.3.1 Ni-Mo-Cr계 저합금강(KL4) 용접열영향부의 특성....243
          • 
            2.3.2 Ni-Mo-Cr계 저합금강의 단위열영향부에 미치는 PWHT의 영향....245
          2.4 결론....247
        • 
          참고문헌....248
        제 3 항 가압기 밀림관용 최적 type 347 스테인레스강 설계 및 특성자료 생산....263
      • 3.1 서론....263
        • 
          3.2 실험방법....264
        • 3.2.1 시험재료 및 시편....264
          • 
            3.2.2 시험 및 분석 방법....264
          3.3 미세조직특성....265
        • 3.3.1 미세조직 관찰결과....265
          • 
            3.3.2 석출물 정량분석....267
          3.4 파괴저항특성....268
        • 3.4.1 화학조성과 파괴저항성의 상관관계....268
          • 
            3.4.2 석출물과 파괴저항성의 상관관계....269
          참고문헌....270
    제 4 장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...289
  • 
    제 5 장 연구개발결과의 활용계획...291
  • 
    제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...293
  • 
    부록...295