原子爐헤드 貫通管의 遠隔自動 表面檢査裝置 開發에 관한 硏究

국문 초록 (Abstract)

경수로형 원자력발전소 원자로 상부헤드에는 제어봉구동장치 및 계측장치를 위한 관통관과 비 응축성 기체를 제거하기 위한 배기관이 설치되어 있다. 이 관통관 재질은 원자로 냉각재와 원자로 운전환경의 영향을 받아 응력부식균열 발생에 민감한 것으로 알려져 있다. 우리나라는 미국 원자력규제위원회 Order EA-03-009 및 발전사업자의 원자로헤드 관통관 검사계획에 따라 관통관과 주변 용접부의 건전성을 확인하고 있으며, 검사범위는 관통관 용접부 상하부 2“로 규정하고 있다. 그러나 한국 표준형 원자로헤드에 설치되어 있는 83개의 관통관 중 일부 관통관의 경우 기하학적 형상 및 깔데기 설치를 위한 나사산등의 영향으로 용접부 하부 2” 체적검사 요건을 충족시키지 못하고 있어, 액체침투탐상검사를 대체검사로 적용하고 있다. 그러나 검사 대상이 되는 원자로헤드 관통관의 경우 높은 선량의 방사선이 발생하는 위험지역인 동시에 설치 위치가 고소지역으로 수동 액체침투탐상검사를 하기에는 매우 열악한 환경을 가지고 있어 검사 결과의 신뢰도 저하 및 검사자의 방사선 피폭량 증가 등의 어려움이 있다.
본 연구에서는 이러한 열악한 환경 하에서 신뢰도 높은 검사를 통하여 원자로헤드관통관의 건전성을 명확히 확인함은 물론 검사자를 방사선 피폭으로부터 최대한 보호하고자 표면검사를 원격 자동으로 할 수 있는 검사장치 개발 하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 원자로헤드 관통관 검사 동향 4
• 1.3 연구 동향 5
• 1.3.1 국외 연구 동향 5
• 1.3.2 국내 연구 동향 6
• 1.4 연구 목적 6
• 제 2장 이론적 배경 8
• 2.1 응력부식균열 8
• 2.1.1 균열의 형태 8
• 2.1.2 균열의 영향 요소 8
• 2.1.3 응력집중 12
• 2.2 원자로헤드 관통관 성능저하 현상 12
• 2.2.1 인코넬 600 일차응력부식균열 12
• 2.2.2 원자로용기 관통부 연결 및 용접 잔류응력 14
• 2.2.3 원자로헤드 관통관 성능저하 평가 16
• 2.3 와전류검사 이론 18
• 2.3.1 와전류 생성과 자장강도 18
• 2.3.2 전류밀도와 위상변화 19
• 2.3.3 와전류 탐촉자와 시험체의 영향 22
• 2.3.4 와전류탐상검사 장비 27
• 제 3장 검사장비 개발 30
• 3.1 검사부위 형상자료 검토 30
• 3.1.1 검사부위 분석 30
• 3.1.2 콘 배치에 따른 제한사항 33
• 3.2 검사 스캐너 및 스캐너 구동장치 개발 40
• 3.2.1 스캐너 타입 검토 및 결정 40
• 3.2.2 스캐너 설계 42
• 3.2.3 스캐너 구동장치 구성 및 설계개념 44
• 3.2.4 스캐너 구동장치 제어 설계 49
• 3.3 모터위치제어시스템 회로 설계 및 제작 53
• 3.3.1 모터위치제어시스템 회로 설계 53
• 3.3.2 모터위치제어시스템 기구부 설계 56
• 3.3.3 모터위치제어시스템 제작 57
• 3.4 모션제어 프로그램 개발 59
• 3.4.1 모션 제어 프로그램 59
• 3.4.2 모션 제어 프로그램의 구조 59
• 3.4.3 리소스 구성도 60
• 3.4.4 가상화면 카메라 61
• 3.4.5 메인 화면 61
• 3.5 검사 운영 프로그램 개발 63
• 3.5.1 운영 프로그램 구현 63
• 3.5.2 프로그램 그래픽컬 유저 인터페이스 개발 65
• 제 4장 시험 재료 및 방법 78
• 4.1 시험재료 78
• 4.1.1 원자로헤드 관통관 시험시편 재료 78
• 4.1.2 시편 설계 및 제작 80
• 4.2 시험장치 구성 82
• 4.3 시험 방법 86
• 4.3.1 동작 실증시험 86
• 4.3.2 결함 검출능 시험 87
• 4.3.3 결함 길이측정 시험 87
• 제 5장 시험 결과 및 고찰 88
• 5.1 동작 실증시험 결과 88
• 5.2 결함 검출능 시험 결과 89
• 5.3 결함 길이측정 시험 결과 95
• 제 6장 결론 118
• References 120
• Abstract 126