초록 ▼

1. 연구개발 목표 및 내용
미래혁신형 제4세대 원자력시스템 (Generation IV)용 내열재료의 고온설계지침 작성 원천기술 확보
2. 연구결과
$\cdot$ 고온설계 평가코드 현황분석
- ASME Code, Procedure R5 등의 고온설계 코드 관련 정보를 수집, 분석
- ASME Code 상의 고온재료 등재현황 분석
- GEN-IV 후보재료의 코드화 방안 분석
$\cdot$ 고온재료의 손상평가를 위한 실험장치 구축, 실험 및 손상평가 모델분석<

1. 연구개발 목표 및 내용
미래혁신형 제4세대 원자력시스템 (Generation IV)용 내열재료의 고온설계지침 작성 원천기술 확보
2. 연구결과
$\cdot$ 고온설계 평가코드 현황분석
- ASME Code, Procedure R5 등의 고온설계 코드 관련 정보를 수집, 분석
- ASME Code 상의 고온재료 등재현황 분석
- GEN-IV 후보재료의 코드화 방안 분석
$\cdot$ 고온재료의 손상평가를 위한 실험장치 구축, 실험 및 손상평가 모델분석
- 고온균열전파속도 측정기술 평가
- 고온균열전파속도 파라메타 비교
- 고온균열 평가모델 분석
- 크리프-피로 측정기술 평가
- 크리프-피로 평가모델 분석
$\cdot$ 고온 열화손상 측정기술 평가
- 고온열화에 의한 재료결함 분석
- 비파괴 방법을 이용한 나노결함 측정법 평가
3. 기대효과 및 활용방안
- 미래형 원자로 기술을 cross cutting하는 재료개발의 공통 핵심기술 기반 구축
- GEN-IV 원전 설계 제작시 후보 재료들을 적용할 수 있는 재료기술 자립
- 고온재료의 설계코드화 작업방법론 확보
- 고온부품 및 기기 설계를 위한 고온설계지침 확보
- 재료의 결함에 대한 다양한 정밀분석 기술 확보, 비파괴 분석 및 타 산업 분야에 적용하는 재료의 결함 분석에도 적용.

Abstract ▼

Analysis of the existing high temperature design and assessment codes such as ASME-NH and Draft Code Case for Alloy 617 in USA, RCC-MR in France, R5 in UK, BDS/DDS/FDS in Japan for Gen IV reactor structure has been carried out. In addition application scope and the research fields for research and d

Analysis of the existing high temperature design and assessment codes such as ASME-NH and Draft Code Case for Alloy 617 in USA, RCC-MR in France, R5 in UK, BDS/DDS/FDS in Japan for Gen IV reactor structure has been carried out. In addition application scope and the research fields for research and development in the future have been defined.
For assessing the high temperature creep cracks, time dependent fracture mechanics (TDFM) parameters of the C* and Ct were analyzed. As an example of a creep cracked component, the procedures for assessing the cracks were presented using the parameters. Also, analysis of the existing high temperature design and assessment codes such as ASME-NH, RCC-MR, R5 and BS7910 were carried out from the viewpoint of the creep cracks. The creep propagation data were obtained from the creep crack growth tests for type 316LN stainless steels, and creep crack growth testing machine for using Gen-IV system up to 950oC was set up newly.
Damage mechanism and causes for creep-fatigue were investigated in austenitic stainless steel and ferritic Cr-Mo steel. Testing methods to evaluate creep-fatigue damage according to ASME and R5 were analyzed.
Of these methods, linear damage summation and ductility exhaustion methods were introduced. The differences between predicted creep-fatigue life and experimental life were investigated. Material properties for analysis creep-fatigue damage were seen. In this study, the assessment procedure(Draft) on creep-fatigue crack initiation has been developed, based on the technical appendix A16 of French RCC-MR code.
Ultrasonic wave signal was measured from both load direction and perpendicular load direction using creep ruptured specimens of type 316LN stainless steel. It was identified that creep damage can be evaluated by ultrasonic method.
The NDT techniques evaluated include Barkhausen noise, magnetic hysteresis parameters, positron annihilation, X-ray diffraction and small angle neutron scattering.
Experimental procedure and evaluation method of material integrity were developed through the fracture toughness test of Cr-Mo steel.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...27
• 제 2 장 GEN-IV VHTR 시스템의 운전조건과 고온재료...29
• 제 1 절 고온가스로 개요...29
• 제 2 절 고온가스로 설계시 필요한 재료요건...29
• 제 3 절 고온가스로용 구조재료...31
• 제 4 절 고온가스로용 재료개발 현황...32
• 1. 압력용기...33
• 2. 중간열교환기, 고온가스배관, 노내구조물...34
• 3. 제어봉...35
• 제 3 장 고온설계 평가코드 현황분석...37
• 제 1 절 미국 (ASME)...37
• 1. 개 요...37
• 2 ASME 설계 코드...38
• 제 2 절 프랑스 (RCC-MR)...59
• 1. 개 요...59
• 2. RCC-MR의 크리프-피로 평가절차...61
• 제 3 절 영국 (R5)...66
• 1. 개 요...66
• 2. 고온 탄소성 shakedown 해석기술 적용분석...68
• 3. 연성소모법에 의한 크리프-피로 손상 평가기술 분석...70
• 제 4 절 일본 (BDS/DDS/FDS)...71
• 1. 개 요...71
• 2. DDS를 따른 자유액면 유동에 따른 라체팅 평가절차...73
• 3. BDS의 크리프-피로 평가절차...75
• 제 5 절 한국 (KEPIC)...76
• 제 6 절 요약...79
• 제 4 장 고온재료 손상평가 방법...81
• 제 1 절 고온균열 평가 방법...81
• 1. 고온균열 평가방법 분석...81
• 2. 고온 크리프균열 설계코드 분석...92
• 3. 316 스테인리스강의 고온균열 평가 사례...100
• 4. 초고온 균열 평가 실험 장치 구축...109
• 5. 요약...112
• 제 2 절 고온 크리프-피로 평가방법...112
• 1. 고온 크리프-피로 평가방법 분석...112
• 2. 316 스테인리스강의 고온 크리프-피로 평가 사례...122
• 3. 고온 크리프-피로 시험장치 구축...125
• 4. 요약...125
• 제 3 절 크리프-피로 균열개시 평가 절차 (초안)...126
• 1. 개요...126
• 2. 크리프를 무시할 수 있을 때...127
• 3. 크리프 영역에 있을 때...133
• 4. 요약...137
• 제 5 장 고온 열화손상 측정 기술...138
• 제 1 절 초음파 방법...138
• 1. 개요...138
• 2. 재료물성 측정...139
• 3. 초음파에 의한 크리프 손상 평가...140
• 4. 요약...160
• 제 2 절 Magnetic Barkhausen Noise 방법...160
• 1. NDE 기술을 사용한 크리프 손상 평가...160
• 2. NDE 기술을 사용한 피로 손상 평가...168
• 3. 요약...176
• 제 3 절 Modified 9Cr-1Mo 강의 파괴인성 평가...177
• 1. 서론...177
• 2. 실험방법...178
• 3. 결과...180
• 4. 고찰...183
• 5. 결론...186
• 제 6 장 결언 및 향후연구 방향...188
• 제 7 장 참고문헌...191