| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2012년 봄 (05/17 ~ 05/18, 무주덕유산리조트) |
| 권호 |
18권 1호 |
| 발표분야 |
E. 구조 재료(Structural Materials) |
| 제목 |
조사 핵연료 집합체 상단고정체 스프링의 강도시험기술 개발 |
| 초록 |
핵연료 집합체의 여러 구조부품 중 상단고정체는 전 수명 기간 동안 핵연료 집합체에 누름력을 제공하는 기능을 가진다. 핵연료 집합체의 노내 연소 중 상단고정체의 누름스프링은 중성자 조사에 의하여 최초의 기계적 특성이 변화될 수 있다. 따라서 누름스프링이 전 수명기간 동안 그 기능을 유지하는지를 검토하기 위하여 누름스프링의 조사특성 자료가 제공되어야 한다. 핵연료 집합체 구조부품 중 상단고정체에 대한 조사성능검사 기술을 확립하기 위하여 한국표준형원전용 개량핵연료(PLUS7) 및 웨스팅하우스형 원전용 개량핵연료(16×16 & 17×17 ACE7)를 대상 핵연료 집합체로 선정하였다. 핫셀 내에서의 사용 조건을 고려하여 핵연료 상단고정체의 조사후 특성 시험에 사용할 그립(grip)의 설계, 제작 및 성능검증 그리고 핫셀 시험절차를 확립하였다. 또한 성능검증을 완료한 시험기술을 활용하여 조사 상단고정체에 대한 핫셀시험을 수행하였다. PLUS7 상단고정체 누름스프링 시편은 하부그립에 장착되고, 상부그립에 의하여 압축하중이 가해지도록 설계하였다. 상부그립(upper grip)은 시편의 상부와 접촉하고, 구형베어링 설치부와 연결되어 시편에 수직 압축하중을 균일하게 가하도록 설계하였다. 이때 시편의 상/하면이 상/하부 그립과 균일한 접촉이 유지되어야 한다. ACE7 상단고정체 누름스프링시험용 그립은 상/하부 그립으로 구성되며, 시편의 누름스프링에 수직 압축하중을 가하는 상부 그립에는 시험 중 상부그립과 시편의 접촉면에서의 미끄러짐(slippage)을 방지하기 위하여 LM 가이드를 설치하였다. 그리고 상부 그립과 시편의 접촉면이 균일한 접촉상태를 유지하기 위하여 면을 매끈하게 가공하였다. 시편을 장착하는 하부 그립에는 4세트의 누름스프링을 시험 위치로 이동시키기 위한 회전장치를 제작하였다. 비조사 PLUS7 및 16×16 Standard(ACE7 상단고정체와 형상 유사함.) 상단고정체를 대상으로 개발된 누름스프링 시험방법 및 그립에 대한 핫셀 내 성능검증 시험을 수행하였다. PLUS7 상단고정체로부터 얻은 하중-변위 곡선의 하중 부하 초기 및 마지막 단계에서 하중 변화 현상이 발생하였으며, 이를 최소화하기 위하여 상부 그립의 구형 베어링 부분을 제외하고, 내부 가이드 튜브와의 접촉을 방지하기 위하여 시편과의 접쵹부 내경을 48 mm에서 51 mm로 확장한 상부 그립을 새롭게 설계 및 제작하였다. 신규 제작한 PLUS7 누름스프링 시험용 그립을 사용한 성능시험 결과로부터 그립의 성능이 개선되었음을 확인하였다. 한편 비조사 16×16 Standard의 경우는 정상적인 하중-변위 선도를 얻었다. 성능 개선을 완료한 상단고정체 누름스프링시험용 그립을 사용하여 조사 PLUS7 및 ACE7 상단고정체에 대한 핫셀시험을 수행하였다. 조사 PLUS7 및 ACE7 상단고정체 누름스프링에 대하여 얻은 하중-변위 곡선에서는 어떠한 변곡점도 없이 정상적인 경향을 보였다. 이로부터 PLUS7 및 ACE7 핵연료집합체의 상단고정체 누름스프링시험용 그립의 핫셀시험에 대한 적용성을 확인할 수 있었다. |
| 저자 |
김도식, 백승제, 권인찬, 유병옥, 김기하, 손영준, 김길수, 전용범, 주용선
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| 소속 |
한국원자력(연) |
| 키워드 |
중성자 조사; 핵연료 집합체; 상단고정체; 누름스프링; 강도시험
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