| 초록 |
경수로 원전용 핵연료 집합체는 각 구조부품들을 용접(TIG, spot welding), 벌지조인트(bulge joint) 또는 나사체결에 의하여 조립한다. 이러한 체결부의 조사성능 및 수명 말에서의 건전성을 평가하기 위해서는 중성자 조사 전?후의 강도특성 자료가 필수적이다. 용접부 및 체결부 강도시험용 그립은 압축 또는 튜브 피팅 방식을 채택하였다. 강도시험용 그립의 성능을 검증하기 위하여 비조사 용접부 및 체결부에 대한 강도시험을 수행하였다. 시험은 한국원자력연구원 조사재시험시설에 설치 운영 중인 INSTRON사 Model 8502 시스템(하중 용량=±50 kN, 변위 용량=±75 mm)을 사용하였으며, 상온에서 하중부하 속도는 1 mm/min로 일정하게 실시하였다. 사용한 시편은 양단이 튜브 또는 나사부이고 중앙부에 용접부를 가진 튜브형 시편과 지지격자에서 절취한 지지격자 셀 시편을 사용하였다. 시험자료(하중 및 액츄에이터 변위)는 시험 중 연속적으로 시험기에 연결된 컴퓨터로 저장하였다. 비조사 지지격자 셀 시편의 하중-변위 곡선으로부터 용접 및 체결부의 강도를 산출하였으며, 이는 기존의 시험값들과 유사한 양상을 나다내었다. 한편 비조사 용접부 및 나사체결부 튜브형 인장시편의 하중-변위 곡선에서는 최대하중점을 지나서도 시편의 파단이 발생하지 않고, 계속적으로 일정한 하중을 유지하고 있다. 이는 튜브형 인장시험용 그립부의 미끄러짐(slippage)이 발생하였기 때문이다. 따라서 시편과 그립의 미끄러짐이 발생하지 않도록 튜브형 인장시험용 그립을 재설계 및 제작하였다. 시편과 그립의 미끄러짐이 발생하지 않도록 그립(Superlok사, PLUS7용 Model SCZ25M, 9,000 psi, -196~649 oC)을 설계 제작하였으며, 튜브형 시편과 그립의 미끄러짐을 방지하기 위하여 그립 내의 후위 패럴(back-ferrule)에 슬릿(slit)을 가공하여 그립 체결시의 체결력을 상승시켰다. 또한 튜브형 시편을 제작한 그립과 체결하기 위한 그립 체결장치는 시편의 양단에 Swagelok 방식의 상/하 그립을 조립하고 에어 라쳇렌치(SP Air Co., Model SP-1133SX-1/2, Max. Torque=500 Nm, 공압=6.2 bar)를 사용하여 체결하도록 제작하였다. 이상과 같이 성능 개선을 완료한 용접 및 체결부 강도시험용 그립을 사용하여 조사 PLUS7 TIG 용접부 및 나사연결부 그리고 조사 ACE7 벌지조인트부에 대한 핫셀시험을 수행하였다. 이전의 시험결과와 마찬가지로 PLUS7 TIG 용접부 및 나사연결부 시편의 안내관과 관 인장시험용 그립 사이의 미끄러짐이 발생하였다. 그러나 시험 중 시편에 가해진 최대하중은 훨씬 증가하였으며, 이 최대하중 값은 핵연료 골격체의 조사후 건전성을 판단하는 기준값인 설계강도 값보다 더 높으므로 조사후 골격체 연결부의 건전성을 확인하기 위하여 적용할 수 있다. 또한 ACE7 골격체의 벌지조인트부에 대한 강도시험용 그립은 조사 시편을 대상으로 한 핫셀시험을 통하여 활용성을 확인하였다. 따라서 이상과 같이 개발한 조사 강도시험용 그립들은 용접 및 체결부에 대한 조사후 강도시험결과를 얻기 위하여 사용될 수 있으며, 얻어진 강도 값과 설계하중을 비교하여 핵연료 집합체의 용접 및 체결부에 대한 조사후 건전성을 검증할 수 있다. |
