| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2011년 가을 (10/27 ~ 10/29, 신라대학교) |
| 권호 |
17권 2호 |
| 발표분야 |
E. Structural Materials and Processing Technology(구조재료 및 공정기술) |
| 제목 |
조사 핵연료 골격체 연결부의 강도시험기술 개발 |
| 초록 |
핵연료 집합체의 구조부품들은 각 부품 간의 용접(TIG, spot) 및 벌지조인트(bulge joint) 또는 나사체결에 의하여 전체 골격체를 이룬다. 따라서 용접부 및 연결부의 설계 해석 및 수명 말에서의 건전성 평가를 위해서는 이 들 각 부분에 대한 중성자 조사 전/후의 기계적 시험을 통하여 얻어진 조사 특성 자료가 필수적이다. 이를 위하여 용접부 및 연결부의 기계적 강도시험을 위한 시험기술을 개발하였으며, 중성자 조사 전과 후의 기계적 시험에 앞서 비조사 시편에 대한 시험기술의 적용성을 확인하기 위한 강도시험을 수행하여 핵연료 집합체 용접부, 벌지조인트부 및 나사체결부의 하중-변위 선도, 용접하중, 벌지하중 및 나사체결 하중에 대한 조사특성 자료를 얻었다. 강도시험을 위하여 설계 및 제작한 용접부 및 나사연결부 강도시험용 그립은 압축 또는 튜브 피팅 방식을 채택하였으며, 재질은 사용 중 그립의 변형이 발생하지 않도록 17-4 PH 스테인리스 강을 열처리하여 사용하며, 이 때 표면 경도는 HRC＞40 이 되도록 하였다. 용접 및 연결부 강도시험용 그립의 성능을 검증하기 위하여 비조사 용접부 및 나사연결부 강도시험을 수행하였다. 시험은 한국원자력연구원 조사재시험시설에 설치 운영 중인 INSTRON사 Model 8502 시스템(하중 용량=±50 kN, 변위 용량=±75 mm)을 사용하였으며, 상온/대기 중에서 하중부하 속도는 1 mm/min로 일정하게 실시하였다. 시편을 그립에 안착시키기 위하여 ASTM E8M의 규정에 의거하여 약 1 kN의 초기하중(preload)을 부하한 후 시험을 개시하였다. 사용한 시편은 양단이 튜브 또는 나사부이고 중앙부에 용접부를 가진 튜브형 시편과 지지격자에서 절취한 지지격자 셀 시편을 사용하였다. 튜브형 시편을 제작한 그립과 체결하기 위한 그립 체결장치는 시편의 양단에 Swagelok 방식의 상/하 그립을 조립하고 에어 라쳇렌치를 사용하여 체결하였다. 시험자료(하중 및 액츄에이터 변위)는 시험 중 연속적으로 시험기에 연결된 컴퓨터로 저장하였다. 비조사 지지격자 셀 시편의 하중-변위 곡선으로부터 용접 및 벌지조인트부의 강도 값을 산출하였으며, 이는 기존의 시험값들과 유사한 양상을 나타내었다. 한편 비조사 용접부 및 나사체결부 튜브형 인장시편의 하중-변위 곡선에서는 최대하중점을 지나서도 시편의 파단이 발생하지 않고, 계속적으로 일정한 하중을 유지하고 있다. 이는 튜브형 인장시험용 그립부의 미끄러짐이 발생하였기 때문이다. 그러나 시험 중 시편에 가해진 최대하중 값은 핵연료 골격체의 조사후 건전성을 판단하는 기준값인 설계강도 값보다 더 높으므로 조사후 골격체 연결부의 건전성을 확인할 수 있었다. 따라서 이상과 같이 각 부분에 대한 시험결과와 설계하중을 비교하여 핵연료 집합체의 용접 및 연결부에 대한 조사후 건전성을 검증할 수 있다. |
| 저자 |
김도식, 백승제, 유병옥, 송웅섭, 권인찬, 김기하, 손영준, 전용범, 류우석
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| 소속 |
한국원자력(연) |
| 키워드 |
핵연료 집합체; 안내관; 계측관; TIG용접; 점용접; 나사연결부; 벌지연결부; 강도시험; 중성자 조사
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