304L ICI 안내관 교체를 위한 단일금속용접 현장 적용성 검토 : Evaluation of the Field Applicability of 304L Single-Metal Welding for ICI Guide Tube Replacement

국문 초록 (Abstract)

원자로 하부 안내관에서는 장기간 운전 과정에서 모재 및 용접부의 열화와 냉각재 누설 사례가 보고되고 있으며, 이에 따라 용접부 건전성 재평가의 필요성이 제기되고 있다. 특히 현재 이종금속용접(DMW)을 통한 안내관 전체 교체는 공기지연과 작업자 피폭선량 증가를 야기한다. 본 연구에서는 안내관에 추가 커플링을 적용하는 새로운 정비안을 제시하고 단일금속용접(SMW)의 재료 건전성을 구조적·기계적·화학적·조직적 관점에서 검증하였다. 구조적 검토 결과, 커플링 추가에 따른 하중 증가는 EPRI 기준 내로 확인되어 구조적 안정성을 확보하였다. 기계적 평가에서 SMW는 DMW 대비 현저히 낮은
입열량을 보였으며, 이에 따라 HAZ의 경도 저하가 거의 나타나지 않는 균질한 경도 분포를 확인하였다. 화학적 건전성은 동전위 분극시험을 통해 검증하였으며, SMW HAZ와 모재의 E_corr 및 I_corr은 유사하게 나타나 부식 취약성은 확인되지 않았다. 미세조직 관찰에서도 전 구간 Grain Size Number가 거의 동일하게 확인되어 조직적 열화는 발생하지 않았다. 종합적으로 SMW를 이용한 신규 정비안은 열입력·경도·내식성·미세조직 등 모든 항목에서 우수한 건전성을 보였으며, 커플링 기반 안내관 구조의 적용성 또한 충분히 확보된 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study evaluates the material integrity of a modified instrumentation guidetube design incorporating an additional coupling and similar metal welding(SMW) to improve maintainability in nuclear power plants. Structural assessmentconfirmed that the coupling addition does not adversely affect overall structuralstability and satisfies applicable design criteria.
Mechanical and electrochemical evaluations showed that SMW provides auniform hardness distribution without heat-affected zone softening and exhibitscorrosion behavior comparable to that of the base metal. Microstructural analysisfurther confirmed stable grain structures in both the base metal andheat-affected zone, with no evidence of metallurgical degradation.
Overall, the results demonstrate that the SMW-based coupling design meetsstructural, mechanical, electrochemical, and microstructural integrity requirements,supporting its applicability for enhancing maintenance efficiency and operationalreliability in nuclear power plant applications.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 및 연구목적 1
• 2. 평가 방법
• 2.1 구조적 건전성 평가 방법 5
• 2.2 기계적 건전성 평가 방법 5
• 2.3 화학적 건전성 평가 방법 9
• 2.4 미세조직적 건전성 평가 방법 13
• 3. 평가 결과
• 3.1 구조적 건전성 평가 결과 13
• 3.2 기계적 건전성 평가 결과 14
• 3.3 화학적 건전성 평가 결과 18
• 3.4 미세조직적 건전성 평가 결과 23
• 4. 종합 분석 26
• 5. 결론 및 향후 연구
• 5.1 결론 30
• 5.2 향후 연구 31
• 참고 문헌 33
• 영문 초록 34