• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권5호
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• pp.775-783
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• 1995

CANDU원자로에서 압력관의 건전성을 향상시키기 위한 방안으로 압력관의 두께를 증가시키는 방법과 압력관 제조공정에서 초기수소농도를 줄이는 방법이 연구중에 있다. 본 연구에서는 압력관 두께증가가 가동중 압력관의 안전여유도에 미치는 영향과 새로운 압력관의 낮은 수소농도가 파손의 주원인인 DHC에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 가동중 압력관에 날카로운 결함이 발생할 경우 5.2mm두꺼운 압력관은 안전여유도 관점에서 현행 2mm 압력 관에 비해 25% 증가효과를 보이는 것으로 나타났다. LBB평가에서도 두꺼운 압력관은 DHC 발생에 필요한 초기균열 길이 (a), 중수누설 감지 시점에서의 균열길이 (Lp), 중수누설후 압력관 파단까지의 허용시간(t)등에서 많은 이점이 있는 것으로 평가되었으며, 또한 LOCA시 압력관 파단관점에서도 유익한 것으로 나타났다. 여러가지 다른 두께 및 다른 초기수소농도를 갖는 압력관을 대상으로 20년 가동후의 총 누적 수소량을 계산한 결과, 5ppm의 초기 수소량을 갖고 두께가 5.2 mm인 압력관이 가장 우수한 저항성을 보였다. 결함 성장평가에 있어서 초기에 낮은 수소량을 갖는 압력관은 20년 가동후에도 수소화물의 석출이 일어나는 TSS 도달 온도가 낮게 유지되며 냉각시 균열성장량도 매우 적은 것으로 나타났다.

• 기계저널
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• 제33권5호
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• pp.449-455
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• 1993

지금까지의 CANDU 사고이력과 관련된 문제점을 살펴보면 핵연료 채널의 부적절한 설계 및 설치 그리고 부적절한 압력관 가동조건 등에 많은 문제점이 있었다. 이러한 의미에서 CANDU의 안전성은 압력관의 건전성으로부터 확보된다 하여도 과언이 아니다. 그러나 CANDU에서 차지 하는 중요성에 비추어 압력관의 사용환경은 매우 열약하다. 따라서 가동중 압력관 건전성 위협 요인에 대한 정기적인 검사, 시험 및 평가는 CANDU 안전성확보의 첫걸음이 된다. 특히 건전 성평가에 필요한 주요자료가 압력관 인출시험결과로부터 확보됨을 고려할 때 압력관 인출시험을 국내에서 수행할 수 있는 능력을 확보하는 것 또한 우리에게 부과된 과제라 할 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권2호
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• pp.226-233
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• 1995

CANDU 원자로에서 심각하게 대두되는 압력관 파손을 방지하기 위해 압력관의 두께를 증가시키는 방안이 연구되었다. 본 연구에서는 압력관 두께변화가 Zr-2.5Nb 압력관의 응력, 수소농도 및 수소지연파괴에 미치는 영향에 대해 연구를 수행하였다. 압력관 두께가 현재의 4.2 mm에서 5.2 mm로 증가할 경우에 압력관이 받는 응력과 발전소 가동중에 누적되는 중수소 흡수량은 19% 줄어드는 것으로 나타났으며, 압력관에 균열이 발생할 경우 발전소 냉각동안에 일어나는 균열 성장은 상당히 감소한다. 수소지연파괴는 압력관이 받는 응력과 누적되는 수소량에 비해 지배되는데 이와 같은 결과로부터 두꺼운 압력관은 수소지연파괴 관점에서 상당한 이점이 있는 것으로 평가되었다. 그러나 압력관 두께 증가는 수소지연파괴의 성장속도를 가속할수도 있으므로 앞으로 연구할 사항이다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.789-794
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• 1998

원전수명관리 측면에서 경수로와 중수로를 비교해 보면, 경수로의 경우 원자로 압력용기가 주요기기중 가장 중요한 위치에 있는 반면에 중수로는 압력관이 가장 중요한 기기이다. 압력관 손상종류는 DHC와 dimensional change로 크게 분류되는데 dimensional change는 creep, 부식마모, 처짐현상으로 구분된다. 본 논문에서는 creep과 부식마모 현상 발생시 예상되는 압력관 두께 변화를 계산하였으며, 중수로 수명관리 측면에서 가동 시작년도부터 50년까지 변화되는 두께를 ASME 허용기준과 비교하였다. creep과 부식마모에 의하여 감소 예상되는 압력관 두께는 50년까지 모두 ASME 허용 Margin안에 있음을 볼 수 있었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.93-98
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• 1998

CANDU 압력관의 집합조직을 원주 방향 집합조직에서 반경 방향 집합조직으로 변화시켜 $K_{IH}$ 를 평가하였다. 집합조직은 평면 변형에 의한 25% 확관 방법으로 번화시켰고 (0002) direct pole figure와 basal pole component (기저면 성분, Kearns number)로 분석하였다. 반경 방향집합조직의 압력관의 $K_{IH}$ 는 2$50^{\circ}C$에서 17MPa√m 이상으로 나타났으며, 이것은 상용 압력관의 $K_{IH}$ =8-10 MPa√m보다 70% 이상 높은 값이다. 반경 방향 집합조직의 압력관에서 나타나는 $K_{IH}$ 거동을 균열 진전면에서의 기저면 성분과 연계하여 분석하였으며, 평면 면형에 따른 집합조직의 변화는 슬립과 쌍정 기구의 작용으로 설명하였다. 본 연구의 결과는 CANDU 압책관의 delayed hydride cracking (DHC) 저항성 관점에서 반경 방향으로 집합조직을 제어하면 매우 효율적이라는 것을 보여 준다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.921-926
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• 1998

CANFLEX 연료봉 다발의 3000 시간 내구성 시험 기간 동안 속도센서를 사용하여 압력관 내부에 장전된 연료봉 다발의 진동을 측정하였다. 압력관 내부에 장전된 연료봉의 진동측정은 고온, 고압, 그리고 공간적 제약 때문에 가속도계나 스트레인 게이지 같은 접촉센서로는 측정할 수 없다. 비접촉 센서를 사용하면 이러한 난점을 해결하고 압력관 내부에 장전된 연료봉 다발의 진동을 측정할 수 있다. 속도센서는 비접촉 센서로서 가우스(gauss)의 크기를 감지하여 전압을 출력하는 센서이지만, 측정거리, 주파수, 그리고 속도와 가우스가 비선형이기 때문에 교정을 한 후에 사용하여야 한다. 본 본문에는 속도센서의 교정방법과 압력관 내부에 고온, 고압의 유체가 흐를 때 발생하는 연료봉 다발의 진동특성을 구하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.88-88
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• 2004

내압을 받는 압력관의 파괴는 원주방향의 응력이 주된 요인이므로, 압력관의 안전성을 평가를 위해서는 원주방향의 인장특성을 아는 것이 필요하다. 소형 압력관의 인장특성을 평가할 때, 정확한 원주방향의 인장특성을 알기 위해서는 관으로 가공된 후의 재료로 시험해야 하지만, 부피의 제약으로 인하여 원주방향으로의 표준 인장시험편을 제작하지 못하므로 가공하기 전의 재료의 물성치를 사용하고 있다. 이를 개선하고자 원주방향의 인장특성을 평가하기 위한 방법의 하나로 링 시험법(ring test)이 있다.(중략)

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.851-856
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• 1998

국내에서 상업운전중인 월성 원자로는 캐나다에서 개발한 CANDU형 원자로로 핵연료를 지지하는 핵연료 압력관이 사용되며, 핵연료 압력관은 원자로의 1차기기로 건전성확보가 매우 중요하다. 가동중 검사시 압력관에서 결함이 검출되면, 지속적인 사용을 위해서 결함의 건전성을 확보하여야하나, 그 평가절차가 매우 복잡하다. 본 연구에서는 핵연료 압력관 평가를 보다 신속하고 효율적으로 수행하기 위한 건전성 평가시스템을 개발하였다. 개발된 평가시스템은 예리한 결함 및 둔한 함에 대한 평가를 수행할 수 있으며, 피로균열평가, 지체수소균열평가, 불안정파괴평가, 파단전누설평가, 소성붕괴평가모듈을 수록하고 있다. 또한 개발된 시스템을 검증하기 위하여 캐나다 ECL에서 제시한 평가결과와 비교함으로서 본 시스템의 효용성을 검증하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.61-66
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• 1997

월성1호기 압력관의 수소흡수 관련 자료들을 분석하였으며, 캐나다 발전소들의 결과와도 비교하였다. 압력관의 수소흡수 특성은 압력관내 위치, 사용온도, 가동이력 등에 영향을 받아 Inlet 쪽보다는 Outlet 쪽이, 사용온도가 높을수록, 또한 가동에 따른 조사량이 증가할수록 수소흡수량이 증가하였다. 한편 압력관내로의 수소흡수 거동을 규명하기 위해 Zr-2.5wt%Nb 합금의 열처리 조직 차이에 따른 수소흡수특성을 분석하였다. 수소흡수는$\alpha$-Zr 상에 비해 $\beta$-Zr, $\beta$-Nb 상에 크게 영향을 받는 것으로 보인다. 또한 합금내의 수소량 증가가 압력관 부식특성 자체에 미치는 영향을 분석하기 위하여 열처리 시편에 일정량의 수소를 charging 시킨 후 부식시험을 수행하였다. Zr-2.5wt%Nb 합금의 부식거동은 미세조직에 가장 큰 영향을 받아$\alpha$-Zr과 $\beta$-Zr 상의 시편이$\alpha$-Zr과$\beta$-Nb 상의 시편에 비해 큰 부식속도를 보였다. 또한 시편내 150ppm 이하의 수소함량은 시편의 부식거동에 별다른 영향을 없거나, 부식속도를 약간 감소시키는 것으로 추정된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권4호
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• pp.334-341
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• 2003

중수로 압력관이 주위를 둘러싸고 있는 칼란드리아관과 접촉될 경우, 압력관의 내면과 외면의 온도차로 인하여 수소(중수소)의 열 확산이 발생하며 결과적으로 압력관 외면에 수소화물 블리스터가 형성된다. 수소화물 블리스터는 음향학적으로 지르코늄 매질과 연속성을 가지기 때문에 일반적인 초음파 검사법으로는 탐지하기가 어렵다. 지르코늄 압력관 외면에 발생한 작은 수소화물 블리스터를 압력관 내면에서 탐지하기 위하여 초음파 모드 변환 및 속도비 방법을 개발하였다. 정적인 열확산 실험 장치를 사용하여 압력관 외면에 수소화물 블리스터를 성장시켰다. 종파 에코의 비행시간과 모드 변환된 반사 횡파 에코의 비행시간을 측정하여 종파 대 횡파 속도비를 계산하였으며 이를 속도비를 수정된 등고선 표현 방식으로 나타냈다. 초음파 속도비 방법이 일반적인 종파 비행시간방법보다 수소화물 블리스터 탐지 감도가 우수하며 블리스터 형상화 측면에서도 실제 형상과 유사하게 재현하고 있음을 알 수 있었다. 또한 중수로 압력관 초음파 검사사양과 동일하게 최적화 조건에서 수소화물 블리스터 탐지한계는 보수적인 관점에서 압력관 외면에 나타나는 크기를 기준으로 약 $500{\mu}m$로 평가되었다.