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비등수형 원자로 노심보호벽 지지구조물 응력부식균열의 대책

전문가 제언: ○ 오랜 기간 동안 운전해야하는 플랜트, 특히 원자력발전소와 같이 초기투자가 막대한 플랜트는 설계 시에 고려한 수명기간 동안 그 성능을 발휘할 수 있어야 한다. 일반적으로 용접부위는 응력부식으로 인한 균열의 발생으로 그 수명에 영향을 받고 있다.

○ 원자력발전소로는 1974년 9월 비등수형 원자로인 미국의 Dresden 원자력발전소 2호기의 재순환계통 바이패스배관 용접부에서 최초로 응력부식균열이 발견된 이래 일본의 Hamaoka 원자력발전소 1호기에서도 같은 부위에서 균열이 발생하였고 노심보호벽 지지구조물과 원자로압력용기의 용접부는 압력경계는 아니지만 Fukushima Daiichi 발전소 2호기, 그리고 Tsuruga 발전소 1호기에서도 균열이 발생하여 대대적인 보수를 실시한 바 있다.

○ 비등수형 원자로에서 배관용접부의 응력부식균열이 많은 것은 냉각수에 포함된 용존산소가 200ppm 정도로서 가압경수로의 5ppm보다 훨씬 많기 때문이다. 따라서 이에 대한 대책으로 응력부식에 대한 저항성이 큰 금속재료를 사용하고 용접부 내부표면의 인장잔류응력을 압축잔류응력으로 변화시키며 수소주입에 의해 용존산소의 양을 줄이는 방법을 채택하고 있다.

○ 용접부 내부표면의 인장잔류응력을 압축잔류응력으로 하기 위해 용접할 때 내부를 물로 식히거나 용접이 끝난 후 내부는 물로 식히고 외부는 고주파로 가열하는 방법을 사용한다. 본 논문에서는 2000년 일본의 Tsuruga 원자력발전소 1호기 예방보수기간에 발견한 노심보호벽 지지구조물의 균열에 대한 대책으로 숏피닝이라는 새로운 기법을 적용한 사례를 다루고 있다.

○ 특히 많은 시편을 제작하여 일일이 그 타당성을 입증하고 있다. 우리나라의 경우는 대부분이 가압경수로이기 때문에 배관용접부의 응력부식균열은 그다지 문제가 되지 않으나 보다 철저를 기하기 위해서는 원자로 격납용기의 용접 시에 이 방법의 채택을 고려할 필요가 있다.

저자: Wataru Sagawa, Takayuki Aoki, Takashi Itou, Kunio Enomoto, Eisaku Hayashi, Tetsuya Ishikawa
자료유형: 학술정보