• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권5호
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• pp.1726-1746
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• 2022

This paper presents fracture mechanics analysis results for various cracks located at pressurized water reactor pressure vessel nozzle crotch corners taking into consideration constraint effect. Technical documents such as the ASME B&PV Code, Sec.XI were reviewed and then a fracture mechanics analysis procedure was proposed for structural integrity assessment of various nozzle crotch corner cracks under normal operation conditions considering the constraint effect. Linear elastic fracture mechanics analysis was performed by conducting finite element analysis with the proposed analysis procedure. Based on the evaluation results, elastic-plastic fracture mechanics analysis taking into account the constraint effect was performed only for the axial surface crack of the reactor pressure vessel outlet nozzle with cladding. The fracture mechanics analysis result shows that only the axial surface crack in the reactor pressure vessel outlet nozzle has the stress intensity factor exceeding the low bound of upper-shelf fracture toughness irrespectively of considering the constraint effect. It is confirmed that the J-integral for the axial crack of the outlet nozzle does not exceed the ductile crack initiation toughness. Hence, it can be ensured that the structural integrity of all the cracks is maintained during the normal operation.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권5호
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• pp.473-478
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• 2009

본 연구에서는 비파괴법을 이용하여 압력용기 강 다층용접부에서 채취한 표준 샤르피 시험편의 균열선단에서 형성되는 소성변형 거동을 평가하였다. 모재, 후열처리재 및 용접재를 대상으로 시험편에 기계적인 노치를 가공한 후 예균열(pre-crack)을 낸 다음 4점 굽힘실험과 음향방출(acoustic emission: AE)실험을 동시에 실시하였다. 균열선단은 용접재외 후열처리재의 경우 용융선 근처에 위치하도록 하였다. 하중이 가해짐에 따라 균열선단에서 형성되는 소성영역의 크기는 응력확대계수를 이용하여 구했으며, 각 시험편에 대한 소성역의 크기와 음향방출 특성과의 관계는 축적된 AE 에너지 관점에서 고찰하였다. 시험편에 관계없이 탄성역역에서는 거의 AE신호가 감지되지 않았으며, 대부분의 AE신호는 소성변형 과정에서 발생하였다. 또한, 용접재가 모재와 후열처리재에 비해 AE신호가 훨씬 많이 발생하였다. 모재와 후열처리재 및 용접재의 균열선단에서 소성영역 크기와 축적된 AE에너지와의 관계는 현저히 다르게 나타났으며, 용접재의 AE counts는 모재와 후열처리재에 비해 많이 발생하였다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제12권1호
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• pp.62-69
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• 2016

Current guidance considers that uniaxially loaded specimen with a deep crack is used for the determination of the ductile-to-brittle transition temperature. However, reactor pressure vessel is under biaxial loading in real and the existence of deep crack is not probable through periodic in-service-inspection. The elastic stress intensity factor and the elastic-plastic J-integral which were used for crack-tip stress field and fracture mechanics assessment parameters. The difference of the loading condition and crack geometry can significantly influence on these parameters. Thus, a constraint effect caused by differences between standard specimens and a real structure can over/underestimate the fracture toughness, and it affects the results of the structural integrity assessment, consequentially. The present paper investigates the constraint effects by evaluating the master curve $T_0$ reference temperature of PCVN (Pre-cracked Charpy V-Notch) and small scale cruciform specimens which was designed to simulate biaxial loading condition with shallow crack through the fracture toughness tests and 3-dimensional elastic-plastic finite element analyses. Based on the finite element analysis results, the fracture toughness values of a small scale cruciform specimen were estimated, and the geometry-dependent factors of the cruciform specimen considered in the present study were determined. Finally, the transferability of the test results of these specimens was discussed.

• 한국작물학회지
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• 제36권5호
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• pp.429-444
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• 1991

수도품종의 내냉성 관련인자로서, 생체막 구성물질로서 중요한 역활을하는 phospholipid의 지방산조성과 지방산 불포화비율, 생체의 가장 중요한 대사과정의 하나인 호흡에 관련된 특성인 mitochondria의 호흡활성, 광합성된 엽록소 형광강도 등 여러가지 생리적 인자들과 내냉성과의 관계를 검토하고 내냉성 품종선발과 냉해를 경감시킬 수 있는 방법을 모색하고자 관련자료를 종합정리하였다. 1. 지방산의 불포화비율은 저온처리를 함으로서 높아지는 경향을 보였으며, 내냉성정도와 비교하여 볼 때 내냉성이 강한 품종에서 불포화비율이 높고 약한 품종에서 낮아 내냉성 정도와 일치하는 경향이었다. 2. 경화처리에 의하여 인지질의 지방산조성중 palmitic acid는 감소하고 linolenic acid의 함량은 증가되었으며 지방산 불포화비율이 대조구에 비하여 19～24% 증가되어 내냉성을 증가시킨 것으로 생각되었다. 3. 수도 백화묘($25^{\circ}C$ 암상태 2주간 생육) 및 야외에서 생육시킨 유묘에서 분리한 mitochondria의 호흡활성 전이온도와 내냉성 정도와의 관계를 보면 내냉성이 강한 품종에서 전이온도가 낮았고, 약한 품종에서는 높은 경향이었다. 4. 생육시기별 mitochondria의 호흡활성 전이온도는 상풍벼 11.5～12.5$^{\circ}C$, 풍산벼 15.0～l6.$0^{\circ}C$, 샛별벼 17.0～l8.$0^{\circ}C$로서 큰 차이가 없었으나 내냉성 강, 중, 약 정도간에는 뚜렷한 차이를 보였다. 5. 엽록소 형광강도와 내냉성 정도와의 관계는 내냉성이 강한 품종에서 형광강도가 높고 약한 품종에서 낮은 경향을 보였으며 높은 산관관계를 보였다. 6. Mn을 엽면시용하므로서 호흡활성 전이온도를 0～2$^{\circ}C$ 낮추었으며 토양처리를 하였을 때 내냉성이 약한 품종에서 효과가 켰다 7 내냉성 정도와 인지질 지방산불포화도, 호흡활성 전이온도 및 엽록소 형광과의 관계에서 대체적으로 이들 세 인자와는 높은 상관을 보였으나 그중에는 독특한 반응을 보인 품종들도 있었으며, 호흡활성 전이온도는 지방용 불포화비율과는 부의 관계를, 엽록소형광과 지방산 불포화비율과는 정의 상관관계를 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권9호
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• pp.2092-2099
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• 2020

Many damages due to flow-accelerated corrosion and cracking have been observed during recent in-service inspections of nuclear power plants. To determine the operability or repair for damaged pipes, an integrity evaluation related to the damaged piping system should be performed by using already proven code and standards. One of them, the ASME Code Case is most popularly used to integrity assessment in nuclear power plants. However, the recent version of CC N-513 still recommends the simplified method which means a damaged elbow is assumed as an equivalent straight pipe. In addition, to enhance the accuracy integrity assessment in elbow, several previous studies recommend that the SIF and elastic COD values for an elbow with relatively large crack could be predicted by an interpolation technique. However, those estimates for elbow with relatively large crack might be derived to inaccurate results for crack growth analysis, such as for the allowable crack size and life estimation. Therefore, in this paper, the effect of crack length (0.3≤θ₁/π≤0.5) on SIF and elastic COD for elbow is systematically investigated. Then, for large crack in elbow, accurate estimates for SIF and elastic COD, which are widely used to assess the integrity of elbows, are proposed. Those proposed solutions are expected to be the technical basis for revisions of CC N-513-4 through the validation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권11호
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• pp.2305-2311
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• 2002

The pressure tube is a major component of the CANDU reactor, which supports nuclear fuel bundle and heavy water coolant. Pressure tubes are installed horizontally inside the reactor and only selected samples are periodically examined during in-service inspection. In this respect, a probabilistic safety assessment method is more appropriate fur the assessment of overall pressure tube safety. The failure behavior of CANDU pressure tubes, however, is governed by delayed hydride cracking which is the major difference from pipings and reactor pressure vessels. Since the delayed hydride cracking has more widely distributed governing parameters, it is impossible to apply a general PFM methodology directly. In this paper, a PFM methodology for the safety assessment of CANDU pressure tubes is introduced by applying Monte Carlo simulation in determining failure probability Initial hydrogen concentration, flaw shape and depth, axial and radial crack growth rate and fracture toughness were considered as probabilistic variables. Parametric study has been done under the base of pressure tube dimension and hydride precipitation temperature in calculating failure probability. Unstable fracture and plastic collapse are used for the failure assessment. The estimated failure probability showed about three-order difference with changing dimensions of pressure tube.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권1호
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• pp.54-61
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• 2000

피로손상이 발생하는 초기단계는 결정립계나 석출물, 그리고 잔류응력과 같은 전위(dislocation)의 이동성에 영향을 미치는 변수에 의해 지배되는 것으로 널리 알려져 있으나, 물리적으로 손상의 발생을 탐지할 수 있는 단계는 미소균열의 발생단계라 할 수 있다. 미소균열은 microcrack으로 부르는 것이 일반적이지만 피로손상의 문제에서만은 short(or small) fatigue crack으로 통용되고 있다. 따라서 미소균열 보다는 소균열 또는 피로 단균열이 더 알맞은 용어일지도 모르는데, 그 크기가 수 ${\mu}m$에서 수 mm의 범위에 걸친 균열의 총칭이다. 이러한 크기라면 대략 통상적인 비파괴시험 방법으로 탐지할 수 있는 범위의 한계 부근에 있으므로 피로손상의 탐지와 관련된 비파괴평가의 역할과 관련하여 새삼스럽게 한번 짚고 넘어가는 것도 의미 있는 일이라 생각된다. 피로와 관련하여 보고된 비파괴평가에 관한 연구는 감히 그 숫자를 헤아릴 수 없이 많으나 그 대부분은 피로균열의 성장 및 전파에 관한 것으로, 피로 단균열과 관련한 연구는 상대적으로 적으며 특히 국내에서는 거의 찾아볼 수 없다. 그러나 피로 단균열의 탐지와 관련하여 지금까지 전세계적으로 보고된 연구 결과는 다수 있으므로 여기서는 주로 비파괴평가로 볼 수 있는 연구에 대해서만 살펴보기로 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.16-24
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• 2009

선형탄성파괴역학을 적용하여 균열이 발생한 변동하중하의 철도차량 대차틀에 대한 균열성장속도를 예측하였다. 이를 위하여 철도차량 대차틀의 균열발생사례를 분석하여 취약부위를 파악하였으며, 영업노선에서의 실동하중 측정과 구조해석을 통한 정하중 계산으로 대차틀 취약부에서 운행 중 받는 총 하중이력을 생성하였다. 총 하중이력에서 균열닫힘을 고려한 유효하중이력을 계산하였으며, 취약부 3곳에서 균열성장속도를 예측하고 일본에서 측정한 균열진전 사례와 비교하였다. 해석결과 초기길이 40mm의 균열이 급속한 균열성장을 일으키기까지는 약 50만km의 주행거리가 필요하며 이는 약 3.8년의 운행기간에 해당하므로 도시철도의 유지보수기간을 고려하면 임계균열로 도달하기 전에 충분히 감지할 수 있을 것으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권10호
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• pp.1567-1574
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• 2001

In order to operate an RPV safely it is necessary to keep the pressure-temperature (P-T) limit during the heatup and cooldown process. While the ASME Code provides the P-T limit curve for safe operation, this limit curve has been prepared under conservative assumptions In this paper the effects of conservative assumptions involved in the P-T limit curve specified in the ASME Code Sec. XI were investigated. Three different parameters the crack depth the cladding thickness and the cooling rate, were reviewed based on 3-D finite element analyses. Also the constraint effect on P-T limit curve generation was investigated based on J- T approach. It was shown that the crack depth and the constraint effect change the safe region in P-T limit curve significantly Therefore it is recommended to prepare a more precise P-T limit curve based on finite element analysis to obtain P-T limit for safe operation of an RPV.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.179-188
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• 2011

강부재의 피로가 주요원인이 되어 구조물이 붕괴되거나 교체되는 사례를 찾아보기 어렵다. 이처럼 사실상 피로에 대해서는 손상을 허용하고 있지만, 발견되는 피로균열에 대한 직접적인 상태평가는 이루어지지 않고 있다. 피로균열에 대한 진전 비진전성의 판단 및 균열진전속도의 평가가 이루어져야만, 합리적인 보수 보강 공법의 선정과 시행시기가 결정될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 측정되는 COD(Crack Opening Displacement)를 통한 피로균열진전속도 평가법을 검토하기 위하여, 2종류의 관통 균열 시험편과 면외거셋 용접이음 시험편의 균열진전시험을 실시하였다. 그리고 실용적인 COD의 측정을 위해 변형률 게이지를 이용하는 방법에 대해 검토하였다. 그 결과, COD 측정을 통한 균열진전속도의 합리적인 평가법을 제안하였고, 변형률 게이지를 이용한 성공적인 COD 측정을 실험적으로 증명하였다.