원자로 압력용기 입/출구 노즐 결함부 유지보수를 위한 고출력 레이저의 변수 제어프로그램 설계 = Design of the High-Power Laser Parameter Control Program for the Maintenance of the Defect Area in the Inlet/Outlet Nozzle of Reactor Vessel

국문 초록 (Abstract)

원자로 압력용기는 방사능 물질의 대기 방출을 차단하는 심층방어(DID, defense-in-depth)개념에서 핵연료봉 피복재(제1방호벽)에 이어 제 2방호벽 역할을 수행한다. 원자력 발전소의 기기 등급과 품질보증 등급을 정의는 ANSI/ANS-51.1-1983 및 Reg Guide 1.26에 의하면 원자로 압력용기는 안전등급 I(SC-I, safety class I)과 품질보증 등급 A로 정의된다. 안전등급 I 기기는 원자력 발전소 설계수명동안에 원자로 냉각재 압력경계의 건전성을 유지하고 방사능 물질의 완벽한 차폐를 위해 재료의 구성 성분 및 비율까지 엄격히 통제된다. 금번 후쿠시마 원전사고에서 보는 바와 같이 원자로 압력용기의 건전성이 압력용기 하부의 제어봉 삽입 노즐 용접부의 일부 손상을 제외하고 거의 유지되었기 때문에 체르노빌 원전사고와 같이 수많은 인명피해를 초래한 대형 방사능 사고를 방지할 수 있었다고 판단된다.
원자로 압력용기의 건전성을 확보하기 위해 압력용기 입/출구 노즐과 주 배관 사이의 이종금속 용접부에서 일차 냉각수 응력부실균열 (PWSCC, primary water stress corrosion crack)로 인한 손상을 예방 또는 정비하기 위한 Weld Inlay 기술이 필요하다. 일차 냉각수에는 핵연료집합체가 장전된 원자로압력용기에서 중성자에 의한 핵반응을 제어하기위해 붕소가 용해되었다. Weld Inlay 기술은 PWSCC에 민감한 일차 냉각수와 접촉하는 입/출구 노즐 용접부(Alloy 82/182)표면 일부를 제거한 다음, ASME Code Care N-766, N-516-3, N-770 등에서 제시하는 요건을 만족하도록 PWSCC 저항성이 우수한 재료(Alloy 52M)로 덧씌움 용접하는 기술이다. Weld Inlay 용접 Tool로 광섬유 전송이 가능한 고출력 레이저를 이용한다. 본 논문에서는 최적의 Weld Inlay 용접조건 도출을 위하여 고출력 레이저 시스템의 레이저 변수제어 프로그램을 설계하였다. 실제 유지보수 작업이 수행되는 원자로 건물 내의 작업 환경과 원자력 작업종사자의 특성을 고려하여 GUI 특성이 우수한 LabView 개발 Tool을 이용하여 레이저 변수 제어프로그램을 설계하였다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 1. Fiber Laser System
• 2. 레이저 변수제어 프로그램 개념설계
• 3. 결론
• 참고문헌