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기술의 정의
○ 원전재료의 조사손상을 최신 미세구조 분석기법 및 마이크로 역학기반 평 가방법을 적용하여 해석하고, 원자거동 기반 전산모사를 이용하여 조사 손 상량을 정량적으로 예측하는 기술
○ 머신러닝 등 인공지능 기술을 원전 재료 손상예측에 활용하여 인적 오류 배 제와 정확도 향상을 통한 주요기기 손상 정밀 예측과 실시간으로 재료의 건 전성을 감시하는 기술
항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술
Ÿ 중성자 조사유기 재료열화특성 정밀시험설비 구축
Ÿ 내부구조물 부품 모사 평가 기술 개발 및 구축
Ÿ 중성자 환경 부식균열 평가 실험 체계 개발
Ÿ 내부구조물 부품 모사 평가 시스템
Ÿ Leak free 원격 고방사선 재료열화 평가 시스템
Ÿ 원자로 내부구조물 건전성 평가 및 열화 방지
Ÿ 중성자 조사재 부식결함 개시평가 기술 개발
Ÿ 중성자유기 재료열화 인자에 따른 특성평가 실험 (중성자 조사, 잔류응력, 용존수소)
Ÿ 중성자 조사재 부식결함 개시평가 기술 확보 Ÿ 중성자 조사시편의
부식균열 DB 및 예측모델 Ÿ 니켈합금 균열발생
방지 및 내구성 평가
Ÿ 미세조직, 잔류응력, 환경인자에 따른 균열 거동평가 실험
Ÿ Alloy 600 대비 성능 개선 지수식 개발
Ÿ 부식균열 영향인자 평가자료
Ÿ Alloy 690의 장기운전 수명 예측식
Ÿ 슬러지 및 크러드 물성 평가 및 모델링
Ÿ 슬러지 및 크러드 열적, 물리적 특성 측정
Ÿ 크러드의 열물성 변화 예측 모델링
Ÿ 슬러지 및 크러드 열적 물리적 특성 측정 자료 Ÿ 크러드 열물성 예측모델 Ÿ 1차 및 2차계통
수화학 개량 최적화
Ÿ 기존 LiOH 대체 KOH 수화학 적용을 위한 재료거동 평가 및 조건 정립 Ÿ 2차계통 냉각수 수화학 조건 최적화
Ÿ KOH 수화학 재료 양립성 평가 자료
Ÿ 2차계통 최적 아민 및 pH 범위
Ÿ 핵심부품 용접부의 장기 손상예측
Ÿ 내부식재 용접부 부식균열 평가 Ÿ 용접부 부식균열 예측모델 개발
Ÿ 용접부 부식균열 평가자료 Ÿ 국내 고유원전 용접부의
부식균열 수명예측모델
○ 원전 가동 환경에 따른 주요 부품소재의 열화손상 평가 및 손상예측모델 개 발과 누적하중, 사고조건 등 복합적인 응력조건하에서의 소재의 파손거동 예측모델 개발을 통해 압력기기재료의 파손확률을 평가하는 기술
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국내 기술개발 수준 및 현황
○ 경수로 구조재료 중 원자로압력용기 및 내부구조물의 조사손상에 대한 실 험실 수준의 분석평가 및 전산모사에 대한 기초적인 연구를 수행하였음.
○ 고압기기 검사에 피폭의 위험과 안전규제 증가에 따라 기존 RT 검사 방법 을 초음파 검사로 대체하는 추세이나 아직 검사 정확도가 떨어짐.
○ 원자로용기의 파손확률 평가를 위한 PROFAX-RV 평가 프로그램을 한국원 자력연구원에서 자체 개발함.
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국외 기술개발 수준 및 현황
○ 미국에서는 CASL과 같은 대형 프로젝트를 통하여 재료 내 조사손상에 대한 평가 및 프레임워크 개발 등이 수행되어 왔고, 유럽에서는 학계/산업계 등 의 공동 연구를 통하여 다양한 컴포넌트에서 전산모사를 적용하여 손상량 을 분석하고 예측하려는 연구가 꾸준히 지속되고 있음.
○ 비파괴 검사 기술 향상을 위한 초음파 및 와전류 검사 신뢰도 향상과 결함 평가를 위한 시뮬레이션 해석 기술을 중심으로 미국과 프랑스에서 연구를 수행하고 있음.
○ 미국은 VISA, FAVOR, 일본은 PASCAL 등의 원자로용기 확률론적 파괴역학 평가 프로그램을 자체 보유하고 있으며, NRC에서는 Large Break LOCA, MERIT, PARTRIDGE 프로그램을 통해 배관 확률론적 건전성 평가 코드를 개발함.
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미래동향 예측
○ 컴퓨터 성능과 분석기법의 향상으로, 장시간/고비용의 조사손상 관련 실험 을 보완 또는 대체할 수 있는 전산모사 방법과 첨단분석법을 활용한 재료의 조사취화 정량평가가 가능해 질 것임.
○ 재료 검사 자료의 빅데이터 분석과 머신러닝을 적용한 자동평가기술은 원 전 가동의 무인화와 안전 시스템 강화의 필수 요건이 될 것이며, 사물 인터 넷 등 연관 분야에 파급 효과가 클 것으로 예상됨.
○ 원전 주요기기의 건전성 평가에 주요변수를 확률분포로 산정하고 기기의
안전여유도를 파손확률로 정량화하여 평가함으로써 효율적으로 수명을 관 리하는 방향으로 변화할 것임.
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기술개발 수행체계
○ 열화된 부품소재에 대한 특성 시험을 통한 기초 자료를 생산하여 기본적인 분석 및 예측 모델을 개발하고 이를 산업계와 협력하여 현장 데이터로 검증 을 수행함.
○ 국내 연구계/학계/산업계와 연계하여 협력연구를 통해 최신 평가/분석 기법 을 연구개발에 적용하여 원전 부품소재의 손상평가 및 예측모델 개발
○ 국제공동연구 프로그램에 적극 참여하여 해외 최신 연구동향/기술 확보와 더불어 개발된 예측모델, 평가기술 및 평가코드에 대한 검증을 수행함으로 써 국제적 수준의 기술을 확보함.
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세부기술의 구성 및 주요 내용
항목 주요 내용 개발대상 핵심 요소기술
Ÿ 조사손상 첨단분석 및 원자거동 전산모사 기술
Ÿ 조사손상 정량평가 첨단분석기법 도입 Ÿ 전산모사 기법 이용 고선량 조사재
조사손상량 예측
Ÿ 고선량 조사재 대상 첨단분석 및 평가 기술 Ÿ 고산량 조사재 손상평가용
전산코드
Ÿ 머신러닝 기반 원자로계통 핵심기기 손상예측
Ÿ 구조재료 물성평가 및 증기발생기 결함진단 자동평가
Ÿ 재료손상 자동평가 머신러닝 기술 개발
Ÿ 실시간 재료열화 정밀진단 시스템 구축
Ÿ 구조재료 파괴/비파괴 특성 DB
Ÿ 딥러닝 신경망 적용 손상예측 모델 Ÿ 빅데이터 분석 기술 Ÿ 잔류응력 평가 및
시험, 해석, 예측 기술
Ÿ 이종금속 용접부 잔류응력 정밀 측정 및 손상부위 예측
Ÿ 잔류응력을 고려한 균열거동 해석기술 고도화
Ÿ 잔류응력 평가기술 및 미세손상 민감부위 해석기술
Ÿ 균열거동 예측모델 Ÿ 구조재료
환경/열피로 수명평가 기술
Ÿ 환경에 따른 취화기구 영향도 평가 Ÿ 수화학적/열적 피로환경을 고려한
피로손상 예측모델 개발
Ÿ 원전기기의 실시간 손상 monitoring system 및 검사/평가 절차 확립
Ÿ 취화기구별 영향평가 기술 Ÿ 환경을 고려한 피로손상
예측모델
Ÿ 피로손상 실시간 모니터링 기술
Ÿ 압력기기 파손확률 파괴역학 평가 기술
Ÿ 압력기기 주요 손상기구 우선도 선정 및 기반 해석 기술 개발
Ÿ 복합하중 대응 파손거동 시험 및 수명 예측 모델 개발
Ÿ 압력기기 파손확률 파괴역학적 종합 평가기술 개발
Ÿ 주요기기 손상기구별 중요도 평가 DB Ÿ 복합하중 파손거동
평가모델
Ÿ 파손확률 평가기술