초록 ▼

최종목표 : 고온 원전기기의 기존 설계 기법의 타당성을 검증하고 더욱 신뢰성있는 설계법을 개발하기 위해, 구조물의 크리프 및 크리프-피로 손상에 대한 설계 안전성을 역학적으로 평가할 수 있는 방법론을 개발함으로서 미래형 원전의 해석적 설계 기법 개발을 위한 핵심 기술을 확보하고자 한다.
1단계 수행내용 (2005.06-2007.03):
- 고온 원전기기 응력평가를 위한 유한요소 해석 가이드라인 제시
- 고온기기 shakedown 평가 기술
- 고온기기 Elastic Core 및 2차 응력 평가 기술
- 니

최종목표 : 고온 원전기기의 기존 설계 기법의 타당성을 검증하고 더욱 신뢰성있는 설계법을 개발하기 위해, 구조물의 크리프 및 크리프-피로 손상에 대한 설계 안전성을 역학적으로 평가할 수 있는 방법론을 개발함으로서 미래형 원전의 해석적 설계 기법 개발을 위한 핵심 기술을 확보하고자 한다.
1단계 수행내용 (2005.06-2007.03):
- 고온 원전기기 응력평가를 위한 유한요소 해석 가이드라인 제시
- 고온기기 shakedown 평가 기술
- 고온기기 Elastic Core 및 2차 응력 평가 기술
- 니켈합금 기초 물설 시험 및 기계적 특성 정량화
- 크리프-피로 손상에 미치는 응력삼축성 영향 정량화
2단계 수행내용 (2007.04-2009.03):
- 고온기기 불연속부의 크리프 Overstrain 평가법
- 크리프 라체팅 해석 기술
- 2차/피크 응력 영향 평가를 위한 실험 검증
- 니켈합금의 크리프-피로 균열진전 실험 및 평가
3단계 수행내용 (2009.04-2011.03):
- 크리프 파손모드에 대한 1차, 2차 및 피크응력의 Stress Limit 평가
- ASME 코드의 보수성 평가
- 크리프-피로 손상평가론 비교 평가
- 크리프-피로 균열진전 평가론 비교 평가
최종 수행내용 (2005.06-2011.03):
고온 원전 기기 고온 크리프-피로 설계를 위한 다음 기법들을 개발함
- 비선형응력 해석 기법
- 크리프 파손모드에 대한 stress limit 평가
- 크리프-피로 손상평가
- 결함민감도 평가 기법

Abstract ▼

The objectives of this project are (i) to develop mechanics-based design methodologies for creep-fatigue damage evaluation, (ii) to develop methodologies to quantify effects of environment and oxidation on micro-mechanims and creep-fatigue resistance, and (iii) finally to provide essential backgroun

The objectives of this project are (i) to develop mechanics-based design methodologies for creep-fatigue damage evaluation, (ii) to develop methodologies to quantify effects of environment and oxidation on micro-mechanims and creep-fatigue resistance, and (iii) finally to provide essential backgrounds for developing design methods for creep-fatigue design of Generation IV nuclear plant components operating at elevated temperatures.
Outcomes from this project would be valuable information in design, selection of materials and fabrication of Gen IV nuclear power plants. Firstly the results can be applied to characterize high-temperature properties and behaviors of nickel-based super alloys, which in turn provides backgrounds to develop new materials in Korea. Secondly the results will increase domestic technical abilities to participate construction of Generation IV nuclear plants. Finally outcomes from the project will form fundamentals of nuclear technology and thus promote domestic nuclear technology to become world-leading one, which in turn promote exporting our nuclear technology.

목차 Contents

• 수정·보완요구사항 대비표 ... 1
• 표지 ... 3
• 제출문 ... 4
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 16
• 목차 ... 18
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제 1 절 국외 기술개발 현황 ... 21
• 제 2 절 국내 기술개발 현황 ... 21
• 제 3 절 현 기술상태의 취약성 ... 22
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제 1절 기존 고온기기 설계 기법 분석 ... 23
• 1. 기존 코드 및 기준 분석 ... 23
• 2. Alloy 617 니켈합금 물성 ... 27
• 제 2절 1차 응력 평가 ... 29
• 1. 배관의 한계하중 평가 ... 29
• 가. 곡관의 한계하중식 ... 30
• 나. 분기관의 한계하중 해석 ... 79
• 2. 크리프 완화응력 평가 ... 107
• 가. 균일한 재료로 이루어진 구조물의 크리프 완화 응력 ... 107
• 나. 용접부에서의 크리프 완화 응력 ... 111
• 다. 열영향부를 고려한 용접부에서의 크리프 완화 응력 ... 127
• 3. 노치인장/크리프 실험을 통한 재료물성 정량화 ... 136
• 가. 고온 노치시편 전용시험기 ... 136
• 나. Alloy 617 니켈기 초합금의 기계적 거동 특성 연구 ... 140
• 4. 응력 삼축성이 크리프-피로에 미치는 영향 정량화 ... 157
• 가. 삼축 응력성이 인장 거동에 미치는 영향 ... 157
• 나. 응력 삼축성이 크리프 거동에 미치는 영향 정량화 ... 171
• 제 3절 1차 및 2차 복합응력 평가 ... 186
• 1. 세이크다운 및 라체팅 평가 ... 186
• 가. 간략 비선형 세이크다운/라체팅 평가 기법 ... 188
• 나. 곡관의 세이크다운 평가 ... 190
• 다. 두께방향으로 온도에 따라 인장물성이 변하는 직관의 라체팅 경계해석 ... 197
• 라. 다축응력을 고려한 배관의 세이크다운/라체팅 평가 ... 209
• 마. 비대칭 구조물의 크리프 라체팅 평가 ... 218
• 2. 크리프에 의한 응력 완화 평가 (Elastic follow-up 계수 평가) ... 228
• 가. 2봉(Two-bar) 문제 ... 229
• 나. 다축 방향으로 변위가 가해지는 경우의 Z-factor ... 232
• 다. 1차 하중과 2차 하중의 복합하중이 가해지는 구조물의 Z-factor ... 242
• 제 4절 균열 건전성 평가 ... 252
• 1. 유한요소 해석에 입각한 균열의 Elastic Follow-up 평가 기법 ... 252
• 가. 1차 및 2차 응력하의 탄소성 J-적분 예측 방법론 개발 ... 252
• 나. 1차 및 2차 응력하의 탄성-추종(Elastic Follow-up) 평가 방법론 ... 264
• 다. 1차 및 2차 응력에 대한 Bi-axial 효과 평가 방법론 ... 281
• 라. 1차 응력하의 탄소성 크리프 C(t)-적분 예측 방법 ... 292
• 2. 탄소성 및 크리프 균열진전 시뮬레이션 ... 310
• 가. 탄소성 균열 평가 ... 310
• 나. 크리프 균열 평가 ... 319
• 3. 고온 재료의 피로/크리프-피로 균열성장거동 평가 ... 329
• 가. 서론 ... 329
• 나. 실험 방법 및 절차 ... 338
• 다. 신균열성장거동 평가 기법 개발 ... 356
• 라. 결과 및 논의 ... 363
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 453
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 456
• 제 1절 연구 결과의 기대 성과 및 활용 방안 ... 456
• 제 2절 연구 결과의 상세 활용 방안 ... 458
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 463
• 제 7 장 참고문헌 ... 465