| 초록 |
핵연료 집합체의 구성 부품들 중 노내 연소 시 연료봉을 지지하고, 연료봉과 안내관의 간격을 유지하는 기능을 하는 지지격자는 중요 부품으로서 연구자들에게 가장 많은 관심을 받고 있으며, 이에 따라 연소 중인 지지격자의 건전성 평가와 기능을 향상시킨 신규 지지격자의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 집합체 조립 및 운송 시 지지격자의 정적 좌굴하중을 증가시키기 위한 설계 해석 및 수명 말에서의 건전성 평가를 위해서는 지지격자에 대한 중성자 조사 전?후의 정적 좌굴시험을 통하여 조사 정적 좌굴 특성 자료가 필수적이다. 이를 위하여 조사된 지지격자의 정적좌굴특성을 얻기 위한 시험기술을 개발하였으며, 노내 연소 전 및 후의 지지격자에 대한 정적 좌굴시험을 수행하여 중성자 조사에 의한 지지격자의 하중-변위 선도, 정적 좌굴하중 및 정적 강성도에 대한 조사특성 자료를 얻었다. 실제 사용조건을 모사하도록 설계 및 제작한 지지격자 정적 좌굴시험용 그립의 재질은 사용 중 그립의 변형이 발생하지 않도록 17-4 PH 스테인리스 강을 열처리하여 충분한 강도 및 표면 경도(HRC＞40)를 가지도록 하였다. 지지격자 정적 좌굴시험용 그립의 성능을 검증하기 위하여 비조사/조사 중간 지지격자에 대한 정적 좌굴시험을 실시하였다. 조사 시편은 골격체의 지지격자를 연결하는 안내관 및 계측관을 수중에서 다이어몬드 휠로 절단하여 준비하였다. 시험은 한국원자력연구원 조사재시험시설 핫셀 내에 설치한 INSTRON사 Model 8502 시스템(하중 용량=±50 kN, 변위 용량=±75 mm)을 사용하였으며, 상온에서 초기하중=-0.5 kN, 하중부하 속도는 5 mm/min로 일정하게 좌굴 발생 시까지 부하하였다. 정적 좌굴시험은 모든 셀에 피복관을 삽입하지 않은 상태로 수행하였으며, 시험자료(하중 및 변위)는 시험 중 연속적으로 시험기에 연결된 컴퓨터로 저장하였다. 얻어진 시험자료는 정상적인 양상을 보이지만, 하중-변위 선도의 초기 부분에서 발생하는 하중 저하 현상을 최소화하기 위하여 상부 그립이 지지격자 시편의 상부 접촉면 상에 보다 균일한 압축하중을 안정적으로 전달하도록 상부 그립 구형 베어링 부의 접촉면 및 스프링을 점검하였다. 이상과 같이 성능 개선을 완료한 지지격자 정적 좌굴시험용 그립을 사용하여, 조사 중간 지지격자에 대한 핫셀시험을 수행하였다. 시험은 이전과 동일한 조건 및 시험기를 사용하였으며, 하중-변위 선도의 초기부분에서 나타났던 불연속거동이 보이지 않는 정상적인 결과를 얻었다. 본 연구에서 개발한 정적 좌굴시험기술의 타 핵연료 및 조사 핵연료 집합체의 지지격자에 대한 적용성을 검토하여 시험기술의 개선 및 최적화작업을 수행하며, 이러한 개발일정을 통하여 지지격자의 정적 좌굴시험기술을 핫셀 내에서 검증하고 확립할 계획이다. |
