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3 차원 DIC 기법을 이용한 피복관 튜브의 인장 시험
이성욱(Sung-Uk Lee),오홍렬(Hongrual Oh),김동현(Dong-Hyun Kim),김재용(Jae-Yong Kim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
사고 저항성 핵연료는 기존 핵연료 소재의 안전성을 향상시키기 위한 핵연료로써 원자로 사고시 중대사고로의 진입을 지연하는 것이 주 목적이다. 사고 저항성 핵연료의 피복관 특성을 간단하고 명확하게 관찰할 수 있는 방법이 단축 인장 시험이다. 사고 조건시 정밀한 변형 해석을 위해서는 정확한 소재 물성 데이터를 요구되기 때문에 0 도 45 도 90 도 방향별 인장 시편을 설계하였으며 이를 시험하기 위한 치구 들을 제작하였다. 피복관의 인장 시편의 경우 다양한 곡면 내의 변형률을 측정해야 하므로 비접촉식 측정 기법 중에 하나인 디지털 이미지 상관 기법(DIC)를 사용하였다. 인장 시험 장치와 DIC 측정 장치가 별도의 장치로 독립적으로 운용되기 때문에 이 두 장치를 연동시킬 시스템을 구축하였다. 구축된 시스템을 검증하기 위하여 기존 피복관 소재인 Zircaloy-4 소재를 이용하여 상온에서 인장 시험을 수행하였다. 이를 통하여 방향별 기계적 물성뿐만 아니라 이방성 계수값을 도출하였다. 향후 개발된 인장 시험 방법을 이용하여 사고 저항성 피복관 소재의 기계적 특성을 분석할 계획이다. Accident-Tolerance Fuel (ATF) is a nuclear fuel to improve the safety of conventional nuclear fuel materials, and its main purpose is to delay entry into a severe accident during a nuclear reactor accident. The uniaxial tensile test is a simple and clear method to observe the characteristics of the cladding tube of ATF. Since accurate material property data is required for precise deformation behavior during accident conditions, tensile specimens for 0°, 45°, and 90° direction were designed, and tensile test fixtures were manufactured to test them. In the case of the clad tube tensile specimen, the DIC technique was used as a method of measuring the strain in various curved surfaces. Since the tension test device and the DIC measuring device operate independently as separate devices, a system that can interface these two devices is constructed. In order to validate the test system, tensile tests under room temperature were performed using the zircaloy-4 material, which is an existing cladding material. Through this test, not only the mechanical properties in each direction, but also the anisotropy coefficient values were derived. It is planned to analyze the mechanical properties of the ATF’s clad using the developed test method.
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