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SUMMARY
목차
제1장 서론 20
제1절 연구 목적 및 필요성 20
제2절 연구 범위 21
제2장 국내외 기술개발 현황 26
제1절 국외 연구 동향 26
제2절 국내 연구 동향 26
제3절 개발기술의 현 위치 27
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 28
제1절 구조건전성 관련 안전현안 해결 28
1. 국내외 관련 연구결과/사례 분석 28
2. SMART-P 계통/기기의 성능/기능요건 검토 31
3. 안전/내진/품질 등급 분류 34
4. 기존 코드로 적용 불가능한 기기 도출 36
5. 기존 코드로 적용 불가능한 기기의 설계/ISI 기준 개발 36
제2절 원자로용기 내부기기에 대한 지진/동적 하중에 대한 구조건전성 평가규제검증코드 체계 확립 56
1. 설계 데이터 수집 및 내진 설계요건 검토 56
2. 동특성 해석모델 개발 및 해석 58
3. 내진 해석 및 동적 하중/지진 응답스펙트럼 산출 69
4. 타당성 검증 75
5. 고찰 및 결론 75
제3절 원자로용기 내부기기의 응력 및 피로 평가 규제검증 코드 체계 확립 76
1. 탄성 유한요소 해석결과 처리 Guideline 검토 및 적용 76
2. 응력 및 피로평가 103
3. 고찰 및 결론 137
제4절 증기발생기 전열관의 유체탄성 불안정 및 프레팅마모 특성 138
제5절 금속핵연료의 진동 및 프레팅마모 특성 139
제6절/제5절 연구 개발 결과 140
제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도 142
제1절 연구개발목표의 달성도 142
제2절 기술발전에의 기여도 143
제5장 연구개발 결과의 활용계획 145
참고문헌 146
부록 1. Super Element의 타당성 평가 148
부록 2. 동특성 및 내진 해석 결과 152
부록 3. 천이상태별 그룹핑 예 165
부록 5. 금속핵연료의 진동 및 프레팅마모 특성 168
부록 4. 증기발생기 전열관의 유체탄성 불안정성 및 프레팅마모 특성 245
부록 6. 금속핵연료 및 증기발생기 나선형 튜브의 열유동해석 295
표 1. 년차별 목표 21
표 2. 년차별 연구개발 내용 및 범위 21
표 3. 년차별 수행일정 24
표 4. 안전/내진/품질 등급의 기준 및 상호관계 34
표 5. SMART-P계통/기기의 등급 분류 결과 34
표 6. 균열 종류/위치별 응력확대계수 43
표 7. 원자로 압력용기에 대한 압력 및 온도 요구사항(10CFR50 App.G) 47
표 8. 기타 구조건전성 관련 안전현안 및 해결방안 55
표 9. 원자로 집합체의 각 기기/부속기기별 재질, 재료물성치 및 질량 60
표 10. 해석에 사용된 요소의 종류와 요소수 및 절점수 64
표 11. 기기/부속기기별 사용된 요소의 종류 및 등가 밀도 64
표 12. 구조물만 고려한 경우의 Block Lanczos/Reduced Method 해석 결과 비교(동일모드) 67
표 13. 유체 연성효과 고려 여부에 따른 동특성 해석 결과 비교(동일모드) 68
표 14. 유체 연성효과 고려 여부에 따른 모드별 고유 진동수 변화 69
표 15. 내진해석에 사용된 모드에 의한 유효질량 72
표 16. 응답 스펙트럼 내진 해석시 최대 동적 하중 결과 72
표 17. 응답가속도 증폭비 74
표 18. SA 182 Tp 321의 화학조성 93
표 19. 온도 종속적인 열적/물리적 물성치 94
표 20. 온도 종속적인 기계적 물성치 94
표 21. 1차 응력강도에 대한 ASME B&PV Code Allowance 평가 결과 100
표 22. 1차+2차 응력강도에 대한 ASME B&PV Code Allowance 평가 결과 100
표 23. 탄성 유한요소 해석결과 처리 Guideline 과 WRC Bulletin 429의 비교 101
표 24. 가압기/증기발생기 주요 부속기기의 재질 105
표 25. Ti3Al2.5V Grade 9의 온도에 따른 열적/물리적 재료물성치 변화 106
표 26. Ti3Al2.5V Grade 9의 온도에 따른기계적 재료물성치 변화 106
표 27. 가압기/증기발생기 주요 부속기기 별 접촉 유체 그룹 108
표 28. 가압기 각 부속기기별 작용하는 자중, NOP하중 및 OBE 하중 113
표 29. 증기발생기 각 부속기기별 작용하는 자중, NOP하중 및 OBE 하중 113
표 30. 천이상태별 기호 및 발생횟수 117
표 31. 가압기 중앙덮개와 집합체의 천이상태 그룹핑 결과 118
표 32. 증기발생기 노즐 급수 헤더/모듈 급수 헤더/모듈 증기 헤더의 천이상태 그룹핑 결과 119
표 33. 가압기 중앙덮개 CEDM 관통 구멍부의 누적사용계수 133
표 34. 가압기 Segment Gate 체결부의 누적 사용계수 134
표 35. 가압기 외부 원통 쉘 내면 곡선부의 누적사용계수 134
표 36. 증기발생기 노즐급수헤더 A 지점의 누적사용계수 135
표 37. 증기발생기 노즐급수헤더 B 지점의 누적사용계수 135
표 38. 증기발생기 모듈급수헤더 연결부의 외면에서의 누적사용계수 136
표 39. 증기발생기 모듈급수헤더 전열관 구멍 내면에서의 누적사용계수 136
표 40. 연구 개발 결과 140
표 41. 연구목표의 달성내용 142
표 42. 연구개발결과의 활용계획 145
그림 1. 고속증식로 몬주의 주요 계통도 30
그림 2. PT-7M의 부식 특성 39
그림 3. 축방향 균열을 가진 SMART-P SG 전열관의 유한요소 모델 39
그림 4. 전열관 곡률 외측에 존재하는 원주방향 균열의 거동 40
그림 5. 전열관 곡률 외측에 존재하는 축방향 균열의 거동 40
그림 6. 균열 종류/위치별 유한요소 모델 41
그림 7. 균열없는 전열관에 대한 변위 분포 43
그림 8. SMART-P SG 전열관 지지대 형상 45
그림 9. SMART-P 원자로용기 형상 및 노심대 용접부 위치 50
그림 10. FAVOR코드를 이용한 파괴해석 51
그림 11. 내면/외면 축방향/원주방향 균열의 유한요소 모델 52
그림 12. 시간에 따라 선형적으로 변하는 내압 작용 시의 응력확대계수 53
그림 13. 상세 유한요소 파괴 해석 53
그림 14. 동특성 해석절차 58
그림 15. Super Element의 타당성 검증을 위한 해석모델(1/2 모델) 59
그림 16. 하부 냉각재-기기 간 연계조건 61
그림 17. 상부 외측 냉각재-기기 간 연계조건 62
그림 18. 상부 내측 냉각재-기기 간 연계조건 62
그림 19. Displacer-기기 간 연계조건 62
그림 20. 제어봉 구동장치-기기/냉각재 간 연계조건 63
그림 21. 구속 경계조건 63
그림 22. 원자로 집합체 유한요소 모델 65
그림 23. 기기별 유한요소 모델 상세 65
그림 24. MASS 21 요소의 적용 66
그림 25. Master BOF와 Super Element 66
그림 26. 내진 해석 절차 70
그림 27. 입력 지진가속도 스펙트럼(0.2g 스케일) 71
그림 28. 한국형 표준원전의 인공지진 시간이력 73
그림 29. 시간이력 내진해석 결과 산출 위치 73
그림 30. 탄성 유한요소 해석결과 처리 지침의 흐름도 78
그림 31. SCL 방향의 예 79
그림 32. 원환 수직응력의 SCL 타당성 조건 만족 예 80
그림 33. 두께 방향 수직응력의 비 단순 변화 예 80
그림 34. 표면에서 두께 방향 전단응력이 영이 아닌 예 81
그림 35. SCL과 좌표축 방향 84
그림 36. 예제의 형상 및 경계조건 85
그림 37. 예제상의 응력분포와 ANSYS에 의한 응력분표 비교 87
그림 38. ANSYS와 ABAQUS에 의한 응력분표 비교 88
그림 39. 유한요소 메쉬의 밀도 차이에 따른 von-Mises유효응력 분표 변화 89
그림 40. 적분 특성에 따른 응력분포 변화 90
그림 41. 예제와 ANSYS에 의찬 SCL1의 막응력 성분들 비교 91
그림 42. 예제와 ABAQUS에 의한 SCL1의 막응력 성분들 비교 92
그림 43. SMART-P 가압기 형상 93
그림 44. SMART-P 가압기 중앙덮개의 형상 93
그림 45. 3차원 유한요소 모델 95
그림 46. 3차원 온도해석시 가압기 중앙덮개의 온도분포 96
그림 47. 내압 작용시 가압기 중앙덮개의 응력강도 분포 96
그림 48. 온도 및 내압 작용시 가압기 중앙덮개의 응력강도 분포 97
그림 49. 3차원 응력해석 결과의 선형화를 위한 절단선들 98
그림 50. 압력에 의한 응력만 고려시 SCL1에서의 응력해석 결과 선형화 예 99
그림 51. 응력 및 피로 평가 절차 103
그림 52. 증기발생기 노즐 급수 헤더의 기하학적 형상 104
그림 53. 증기발생기 모듈 급수 헤더의 기하학적 형상 104
그림 54. 증기발생기 모듈 증기 헤더의 기하학적 형상 105
그림 55. 설계 피로 선도 107
그림 56. 가압기 집합체의 열적 경계조건 109
그림 57. 증기발생기 노즐 급수 헤더/모듈 급수 헤더/모듈 증기 헤더의 열적 경계조건 109
그림 58. 가압기집 합체의 기계적 경계조건 111
그림 59. 증기발생기 노즐 급수 헤더/모듈급수 헤더/모듈 증기 헤더의 기계적 경계조건 112
그림 60. 가압기 중앙덮개의 유한요소 모델 114
그림 61. 가압기집합체의 유한요소 모델(3차원 모델은 1/2 절단한 것임) 114
그림 62. 증기발생기 노즐 급수 헤더의 유한요소 모델 115
그림 63. 증기발생기 모듈 급수 헤더와 모듈 증기 헤더의 유한요소 모델 115
그림 64. N3(1) 천이상태의 시간에 따른 압력, 온도 및 유량 변화의 엔벨로핑 예 121
그림 65. 가압기 중앙덮개의 정상상태 온도분포 121
그림 66. 가압기 집합체의 정상상태 온도분포 122
그림 67. 증기발생기 노즐급수헤더의 정상상태 온도분포 122
그림 68. 증기발생기 모듈급수헤더와 모듈증기헤더의 정상상태 온도분포 123
그림 69. 가압기 중앙덮개의 정상상태에서의 열 및 압력에 의한 응력강도 분포 123
그림 70. 가압기 중앙덮개의 OBE 지진하중에 의한 응력강도 분포 124
그림 71. 가압기 집합체의 정상상태에서의 열 및 압력에 의한 응력강도 분포 124
그림 72. 증기발생기 노즐급수헤더의 정상상태에서의 열 및 압력에 의한 응력강도 분포 125
그림 73. 증기발생기 노즐급수헤더의 자중MOP 하중에 의한 응력강도 분포 125
그림 74. 증기발생기 모듈급수헤더의 정상상태에서의 열 및 압력에 의한 응력강도 분포 126
그림 75. 증기발생기 모듈급수헤더의 자중/NOP+OBE 지진 하중에 의한 응력강도 분포 126
그림 76. 증기발생기 모듈증기헤더의 정상상태에서의 열 및 압력에 의한 응력강도 분포 127
그림 77. 증기발생기 모듈증기헤더의 자중/NOP+OBE 지진 하중에 의한 응력강도 분포 127
그림 78. 가압기 중앙덮개 누적사용계수 산출 위치 128
그림 79. 가압기 집합체 누적사용계수 산출 위치 129
그림 80. 증기발생기 노즐급수헤더 누적사용계수 산출 위치 129
그림 81. 증기발생기 모듈급수헤더 누적사용계수 산출 위치 130
그림 82. 증기발생기 모듈증기헤더 누적사용계수 산출 위치 130
그림 83. 가압기 중앙덮개 CEDM 관통 구멍부에서의 시간에 따른 주응력 편차 S23(이미지참조) 변화 131
그림 84. 증기 발생기 노즐급수헤더 A지점에서의 시간에 따른 주응력 편차 S12(이미지참조) 변화 131
그림 85. 증기 발생기 모듈급수헤더 급수관 연결부 외면에서의 시간에 따른 주응력 편차 S31(이미지참조) 변화 132
그림 86. 증기 발생기 모듈급수헤더 증기관 연결부 내면에서의 시간에 따른 주응력 편차 S31(이미지참조) 변화 132
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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