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비등수형 경수로에 사용하는 저탄소스텐리스강의 응력부식균열

전문가 제언: ○ 한국과 일본은 경수로 경년 연한을 약 60년으로 예상하여 시설관리와 기술개발을 하고 있다. 경수로의 구조재료는 저탄소 스테인리스강 STS316L으로 압력통 안에 들어가는 노심 슈라우드와 재순환용펌프 배관시스템에 사용되고 있다. 이 스테인리스강의 특징은 페라이트와 마르테인사이트 혼합조직으로 되어있고 연신율과 인장강도가 양호하다. 또 저탄소, Ni 14%, Mo 2.5%가 함유되어 있어 내산화성과 내수소성이 있으며 응력부식균열과 공식에 강하기 때문에 경수로 재료로는 양호하다고 생각된다.

○ 일본은 경수로가 55기(4,958만 kW)가 가동되고, 한국은 20기(약 2,000만kW)가 가동되고 있다. 원자로는 항상 위험이 따르기 때문에 철저한 검사가 필수적이며, 경수로 경년변화 평가기술 및 모든 구조재료의 검사와 보수기술을 개발하여 신뢰성 있는 안전운전을 해야 할 것이다.

○ 일본의 각 발전소의 BWR 경수로를 점검한 결과 2006년 기준으로 1840개소 중 125개소에서 균열이 발생하였다. 균열발생 부위는 노심 슈라우드 통 용접 링부위와 배관부위였고 특히 STS304 배관에서 일어난 입계 응력부식균열(IGSCC)이 소구경관에서 집중적으로 발생하였다. 한국의 원자로에서도 위의 현상을 참고하기 바란다.

○ 배관계통과 슈라우드는 응력부식균열(SCC)에 저항성이 양호한 STS316L과 STS316(LC)을 사용하는 것이 좋다고 생각된다. 스테인리스강이 균열되는 현상을 종래는 IGSCC로 판단하였으나 조직학적 현상을 살핀 결과 응력부식균열이라고 생각된다.

○ 균열방지 대책으로는 제조과정에서 가급적 용접공정을 줄이고 수소주입 시 노에 사용하는 물속의 용존 산소농도를 저감해야 한다. 또 부식전위를 떨어뜨려 환경을 완화하는 방법을 이용, 균열발생을 방지하는 방법을 개발해야 할 것이다.

저자: MAYUZUMI Masami
자료유형: 학술정보