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KSTAR 진공용기와 주변기기 제작

전문가 제언: ○ 우리나라 미래의 에너지 문제를 해결해 줄 한국형 인공태양인 차세대 초전도 핵융합 연구장치(KSTAR: Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)가 준공되고 우리나라의 핵융합 에너지와 핵융합 발전 기술개발도 본격화 되고 있다. 핵융합 에너지의 실용화 설비의 핵심장비에 해당되는 진공용기를 완벽하게 제조하고 핵융합 구조물의 건전성을 확보하기 위해서는 고온 분위기와 높은 조사를 이겨낼 수 있는 구조재료와 용접기술을 개발하는 것이 중요하다.

○ 핵융합로는 고온, 고압의 플라즈마와 방사능이 존재하는 가혹한 분위기에서 작동되며 용접 이음부와 구조재료가 중성자의 조사를 받으면 원자가 격자위치로부터 튀어 나오면서 생성된 점결함이 용질원자와 상호작용을 하여 재료의 미세조직과 국소적인 조성에 변화가 일어나고 기계적 성질도 변화된다. 따라서 조사에 따른 핵융합 설비의 손상을 방지하고 장기간 사용에 따른 경년열화를 방지하기 위해서는 구조재료의 모재와 더불어 용접금속과 용접열 영향부에 대한 미세조직의 변화와 입계편석, 재료강도와 변형기구의 역할에 관해서도 함께 고려하여 평가하는 것이 중요하다.

○ 일반적으로 벨로우즈는 스테인리스강 박판을 여러 겹 연결하여 제조된 원통형 주름관으로 내외부의 공간에 기밀을 유지하면서 외부 충격과 내부의 부식성 분위기에 내구성이 유지되어야 한다. KSTAR 진공용기의 포트에 장착하는 벨로우즈를 용접으로 제조하는 경우에는 최고 수준의 품질 관리가 요구되므로 핵융합반응에 따른 중성자 조사에 대응할 수 있도록 재질, 두께, 용접방법, 요구되는 강성, 사용용도 등의 다양한 요구를 만족시킬 수 있는 용접 생산기술을 적용하는 것이 필요하다.

○ 용접으로 제작되는 KSTAR 진공용기의 품질을 보증하기 위해서는 ASME 보일러․압력용기 코드(Ⅸ Welding and Brazing Qualification)의 기준에 맞추어 용접사와 용접시공절차서(WPS: Welding Procedure Specification)에 대한 인증을 충분히 검토하는 것이 중요하다.

저자: B.C. Kim, N.I. Her, K.H. Hong, G.H. Kim, J.S. Bak
자료유형: 학술정보