원전 SG 2차측 이물질 마모 결함의 검출 및 평가에 대한 ECT 신호 특성 분석 = ECT Signal Analysis of Foreign-Object Wear Defects on Secondary Side of SG Tubing

국문 초록 (Abstract)

증기발생기는 원자력발전소의 핵심 기기로, 전열관의 건전성 유지가 필수적이다. 증기발생기 2차측에 존재하는 이물질과 이로 인해 발생하는 마모 결함은 전열관 손상의 주요 원인이 되므로 이물질의 존재여부와 위치를 정확히 파악하는 것이 중요하다. 와전류비파괴검사(ECT, Eddy Current Testing)는 전열관 건전성 평가에 널리 사용되는 전자기 기반 비파괴검사 기술로, 2차측 이물질 검출과 마모 결함의 깊이 평가에도 활용되고 있다. 본 연구에서는 와전류비파괴검사의 기본 검사 원리와 이를 이용한 증기발생기 2차측 이물질 검출 원리를 소개한다. 실험에 사용된 이물질은 자성체 2종, 비자성체 4종을 사용하였으며 이물질의 크기와 형상은 EPRI (Electric Power Research Institute)에서 분류한 카테고리 2등급 크기의 사각형태 금속물질을 사용하였다. 보빈과 회전형 탐촉자를 활용하여 재질 및 전열관과 이물질의 간격에 따른 와전류 신호의 진폭, 위상각을 비교하였으며, 마모 결함을 모사한 시험편에 이물질을 부착하여 보빈 탐촉자를 활용하여 결함의 깊이를 측정/분석하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A steam generator (SG) is a crucial component in nuclear power plants and tubing soundness must be maintained to ensure the structural integrity of SGs. Additionally, if foreign objects are located on the secondary side of the SG tubing, these foreign objects and wear defects formed via mutual vibration and friction between the SG tubing and foreign objects must be detected and evaluated. In this study, the principles of eddy current testing (ECT) and its application for detecting foreign objects and wear defects on SG tubing are introduced. To characterize the ECT signal of foreign objects, six (two magnetic, four non-magnetic) materials are manufactured by applying Electric Power Research Institute) category 2 to rectangular metal objects. The amplitude and phase angle of eddy current signals are compared using the bobbin and MRPC® method based on material and distance variations. Additionally, the defect depth is measured by attaching foreign objects to a test specimen for simulating wear defects and then analyzed using a bobbin probe.

참고문헌 (Reference)

1 P. E. MacDonald, "Steam generator tube failures" US Nuclear Regulatory Commission 85-, 1996

2 B. A. Bell, "Steam Generator Management Program: Foreign Object Prioritization Strategy for Triangular Pitch Steam Generators" EPRI 4-5, 2010

3 J. S. Kim, "Nuclear Material Technology Developments" KAERI 33-, 2002

4 S. S. Udpa, "Nondestructive testing handbook Vol. 5" 230-, 2004

5 이희종 ; 최성남 ; 조찬희 ; 유현주 ; 문균영, "Nondestructive Examination of PHWR Pressure Tube Using Eddy Current Technique" 34 (34): 254-259, 2014

6 J. García-Martín, "Non-Destructive Techniques Based on Eddy Current Testing" 11 (11): 2525-2565, 2011

7 D. J. Hagemaier, "Fundamentals of Eddy Current Testing" ASNT 42-, 1990

8 D. Hirsch, "FAR OUTSIDE THE NORM: The San Onofre Nuclear Plant’s Steam Generator Problems in the Context of the National Experience with Replacement Steam Generators" 5-, 2012

9 Z. Chen, "Enhancements of eddy current testing techniques for quantitative nondestructive testing of key structural components of nuclear power plants" 238 (238): 1651-1656, 2008

10 G. V. Drunen, "Eddy current detection of corrosion damage in heat exchanger tubes" Atomic Energy of Canada Ltd 10-, 1980

11 정희성 ; 권영호 ; 이동하 ; 신욱조 ; 임찬기, "Detection of Foreign Objects Using Bobbin Probe in Eddy Current Test" 36 (36): 295-299, 2016

12 S. Oh, "Analysis of Eddy-Current Probe Signals in Steam Generator U-Bend Tubes Using the Finite Element Method" 11 (11): 696-, 2021

13 D. Rifai, "An eddy current testing platform system for pipe defect inspection based on an optimized eddy current technique probe design" 17 (17): 579-, 2017

14 B. Ye, "A novel technique for eliminating probe lift-off in eddy current nondestructive testing" 291 : 2474-2478, 2013