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기기 미세손상 정밀진단 및 수명 평가

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

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.

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.

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.

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.

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