[보고서]미래원자력시스템 고온 결함평가 원천기술 개발을 위한 국제 협력 네트워크 구축

김윤재

[국가R&D연구보고서] 미래원자력시스템 고온 결함평가 원천기술 개발을 위한 국제 협력 네트워크 구축
International Network of Fundamental Technology for High Temperature Defect Assessment 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	고려대학교 Korea University
연구책임자	김윤재
참여연구자	정동욱 , 배홍열 , 한재준 , 김낙현 , 남현석 , 배경동 , 류호완
보고서유형	1단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2013-09
과제시작연도	2012
주관부처	교육과학기술부
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO201400006668
과제고유번호	1345187119
DB 구축일자	2014-05-31
키워드	고온결함평가,구조건전성평가,4세대원전,파괴역학,국제공동협력High temperature,Structure integrity assessment,Gen IV nuclear reactor components,Fracture mechanics,International collaboration network

초록 ▼

- CEA/EDF가 주관하는 OECD K, J Round-Robin 주도적 참여
- 균열평가를 위한 파괴역학 매개변수 K, J 신뢰도 분석
- 세계 30여 개국의 계산 결과 비교
- 고온결함평가 기술 R6와 RCC-MR A16의 개발에 필요한 High Temperature Center를 통한 기술 개별 협력 네트워크 구축
- 고온결함평가 기준 비교 평가
- 일본 전력연구원(CRIEPI) 주관인 International Cooperative Research Program on Ductile Fracture

Abstract ▼

4. Results of the study
In this study, we participated in K, J Round-Robin program organized by the French CEA and OECD. The program consists of more than 30 institutions. The participants of program compared with the calculated results from the structure of the crack and the crack structure of the evaluation of error to be considered and evaluating the information Benchmark could be obtained. In addition, EDF and CEA in the United Kingdom and France, the structural integrity assessment code, R6 and RCC-MR A16 Comparison of crack assessment carried out in the high-temperature structure analysis method for the comparative assessment in the EDF / AREVA cooperation network. We participated in the cooperative research program by CRIEPI and the research system has established long-term cooperation.

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요약문 ... 6
SUMMARY ... 8
CONTENTS ... 10
목차 ... 11
제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
1. 연구개발의 중요성 ... 12
2. 연구 개발의 목표 ... 13
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 15
제 1절 CEA 주관 OECD K, J Program ... 15
1. Benchmark K, J Program 설명 ... 15
2. Task I ... 17
3. Task II ... 56
제 2절 EDF/CEA/KOREA UNIV. 1차 및 2차 복합하중에서의 J-integral 평가 비교 분석을 위한 국제 협력 연구 ... 86
1. EDF/CEA/KOREA UNIV. 국제협력 배경 ... 86
2. R6 복합응력조건 J 평가 ... 87
3. A16 복합응력조건 J 평가 ... 92
4. R6/A16/KOREA UNIV 비교 분석 결과 ... 98
5. LOAD ORDER EFFECT, FAD 비교 분석 ... 134
제 3절 CRIEPI IDFS　PROGRAM ... 159
1. CRIEPI 국제협력 연구 배경 ... 159
2. CRIEPI program ... 160
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 181
제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 183
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 185
제7장 참고문헌 ... 185
끝페이지 ... 193

표/그림 (139)

표 benchmark-KJ 참가 기관
표 benchmark-KJ 진행 개요
표 표면 균열의 균열면 크기
표 균열 형상에 가한 하중
표 참가 기관에서 사용된 규정
표 직관의 형상과 하중 및 균열면 형상
표 Pipe K1 – comparison of F.E. results - first step
표 Pipe K2 – comparison of F.E. results - first step
표 Pipe K3 – comparison of F.E. results - first step
표 Pipe K4 – comparison of F.E. results - first step
표 Pipe K5 – comparison of F.E. results - first step
표 Case K1 – comparison of F.E. results - Second step
표 Pipe K2 – comparison of F.E. results - Second step
표 Pipe K3 – comparison of F.E. results - Second step
표 Pipe K4 – comparison of F.E. results - Second step
표 Pipe K5 – comparison of F.E. results - Second step
표 Task 1에 사용된 규정 비율
표 Results consistency for AFCEN codes – Pipe K1 – first step
표 Results consistency for AFCEN codes – Pipe K2 – first step
표 Results consistency for AFCEN codes – Pipe K3 – first step
표 Results consistency for AFCEN codes – Pipe K4 & K5 – first step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K1 – first step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K2 – first step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K3 – first step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K4 & 5 – first step
표 Results consistency for ASME code – Pipe K1 – first step
표 Results consistency for ASME code – Pipe K2 – first step
표 Results consistency for ASME code – Pipe K3 – first step
표 Results consistency for ASME code – Pipe K4 & K5 – first step
표 Results consistency for AFCEN codes – Pipe K4 & K5 – Second step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K1 – Second step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K3 – Second step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K4 – Second step
표 Results consistency for R6 code – Pipe K5 – Second step
표 Results consistency for JSME code – Pipe K3 – Second step
표 Results consistency for JSME code – Pipe K3 & K4 – Second step
표 Results consistency for JSME code – Pipe K5 and Plate case – Second
표 Codes comparison – Pipe K1
표 Codes comparison – Pipe K2
표 Codes comparison – Pipe K3
표 Codes comparison – Pipe K4 & K5
표 원주 방향 균열의 형상과 기계 하중
표 축 방향 균열의 형상과 기계 하중
표 열 하중이 가해지는 축 방향 균열
표 열 하중이 가해지는 원주 방향 균열
표 원주 방향 균열에 가해지는 복합 하중
표 축 방향 균열에 가해지는 복합 하중
표 참가 기관에서 사용된 규정
표 Task2 탄소성 물성치
표 복합 하중의 부과 방법
표 물성치 입력에 따른 J의 차이
표 Typical FE results provided by the 3 partners – case C8 : circumferential axisymetric defect submitted to internal pressure and bending moment
표 고려대와 CEA의 FE 결과 비교
표 Task 2에 사용된 규정 비율
표 Task 2 - AFCEN codes – Circumferential defects – Mechanical loading 0.6Lrmax
표 Task 2 - AFCEN codes – Circumferential defects – Mechanical loading Lrmax
표 Task 2 - AFCEN codes – Longitudinal defects – Mechanical loading 0.6Lrmax
표 AFCEN codes – Longitudinal defects – Mechanical loading Lrmax
표 AFCEN codes – Circumferential defects – Thermal loading 0.6DT1max
표 AFCEN codes – Circumferential defects – Thermal loading DT1max
표 AFCEN codes – Longitudinal defects – Thermal loading 0.6DT1max
표 AFCEN codes – Longitudinal defects – Thermal loading 0.6DT1max
표 AFCEN codes – Combined thermal + mechanical loadings - 0.6DT1max
표 AFCEN codes – Combined thermal + mechanical loadings - DT1max
표 R6 code – Circumferential defects – Mechanical loading 0.6Lrmax
표 R6 code – Circumferential defects – Mechanical loading Lrmax
표 Codes comparison – Circumferential defects - mechanical loadings
표 Codes comparison – longitudinal defects - mechanical loadings
표 Codes comparison – Circumferential defects - pure thermal loadings – 0.6DT1,max
표 Codes comparison – Circumferential defects - pure thermal loadings – DT1,max
표 Codes comparison – Longitudinal defects
표 Codes comparison – Combined thermal + mechanical loadings – 0.6DT1,max
표 Codes comparison – Combined thermal + mechanical loadings – DT1,max
표 영국의 EDF Energy, 프랑스EDF/CEA/AREVA, Korea univ 간의 국제 협력관계
표 Concept of reference stress method
표 Variation of V-factor with Lr according to Simplified method in R6 code
표 Variation of V/Vo with Lr according to Detailed method in R6 code
표 Concept of EPS option in RCC-MR A16 code
표 Thermal load definition in RCC-MR A16
표 Concept of kth2 option in RCC-MR A16 code
표 A cylindrical vessel under axial tension (N) and radial thermal gradient
표 Tensile curve for two different values of strain hardening exponent.
표 Crack geometries: (a) θ/π=1 crack and (b) c/a=3 crack
표 three different loading sequences
표 Typical FE meshes: (a) θ/π=1 crack and (b) c/a=3 crack
표 Geometry, secondary load condition of analysis model
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for θ/π=1 with a/t=0.1 and n=5: (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for θ/π=1 with a/t=0.1 and n=10: (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for θ/π=1 with a/t=0.3 and n=5: (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for θ/π=1 with a/t=0.3 and n=10: (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for c/a=3 with a/t=0.1 and n=5: (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for c/a=3 with a/t=0.1 and n=10: (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for c/a=3 with a/t=0.3 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with R6 and A16 estimates for c/a=3 with a/t=0.3 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of various reference stresses
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for θ/π=1 with a/t=0.1 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for θ/π=1 with a/t=0.1 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC..
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for θ/π=1 with a/t=0.3 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC..
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for θ/π=1 with a/t=0.3 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC..
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for c/a=3 with a/t=0.1 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC..
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for c/a=3 with a/t=0.1 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC..
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for c/a=3 with a/t=0.3 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC..
표 Effect of the choice of the reference stress on the R6 estimates for c/a=3 with a/t=0.3 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Concept of option b
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for θ/π=1 with a/t=0.1 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for θ/π=1 with a/t=0.1 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for θ/π=1 with a/t=0.3 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for θ/π=1 with a/t=0.3 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for c/a=3 with a/t=0.1 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for c/a=3 with a/t=0.1 and n=10 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for c/a=3 with a/t=0.3 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 Comparison of FE J with the A16 “Option a” and the A16 “Option b” estimates for c/a=3 with a/t=0.3 and n=5 (a) ΔT=70oC and (b)ΔT=300oC.
표 (a) 배관 형상 및 (b) 관통 및 표면 균열 형상
표 다양한 온도 구배 형상 (a) 원주방향 온도구배, (b) 축방향 온도구배 및 (c) 단면 내 온도구배
표 재료 인장 곡선 및 각 재료의 파손평가도(FAD)
표 원주방향 표면균열의 유한요소 망
표 n=5에 대한 다양한 균열 사이즈의 V/Vo 결과
표 Vo,max 과 β의 관계의 개략적인 설명 그림
표 V/Vo comparison of each estimation method (a) n=5 (b) n=10
표 International Cooperative Research Program on Ductile Fracture Simulation(IDFS) 국제 협력 네트워크 구성도
표 STPT 410 조성비
표 STPT 410 인장 실험 data
표 실 배관 형상 및 초기 균열 크기
표 실 배관 파손 모사 process
표 STPT410 인장시험 결과
표 CT 시편 추출 위치
표 CT 실험 결과
표 실 배관 형상
표 시험기 개략도
표 실 배관 4점 굽힘 실험 Load-LLD 선도
표 인장 시편 유한요소 메시
표 인장 시편 유한요소 해석 결과, 실험 결과 비교
표 인장 시편 유한요소 해석 결과, 실험 결과 비교
표 가정된 삼축응력-파괴변형률 함수
표 CT 시편 실험 결과 해석 결과 비교 (a) J-R 선도 (b) dJ/da-a 선도
표 유한요소 메시망 (a) 요소 사이즈 0.2mm (b) 요소 사이즈 0.4mm
표 요소 크기에 따른CT 시편 실험 결과 해석 결과 비교
표 요소 크기에 따른 누적 손상 기준 선도
표 실배관 유한요소 메시 (a) 1/4 half model pipe, (b) TW-H-01, (c) TW-H-02, (d) SC-H-01, (e) SC-H-02, (f) SC-H-03

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