원자로 및 원자로 덮개의 운전 상태에 따른 조립 하중 변화 분석
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발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
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수록면
161-161(1쪽)
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원자력발전소의 원자로는 노심에 핵연료를 설치하여, 핵분열을 통해 열을 발생하는 중요한 장치로서 노심을 안전하게 방사성물질의 누출을 방지하는 압력경계를 이루는 핵심적인 부분이다. 원자로압력용기는 원자로와 덮개로 이루어지며, 고온·고압의 냉각재가 새지 않도록 스터드 볼트와 실링으로 체결되어 있다. 원자로는 정지상태에서 정상상태로 운전상태가 변동되며, 스터드 볼트에 작용하는 체결력에 변동이 발생한다. 즉 원자로 조립부 주위의 온도 및 압력 변화에 따라 압력용기(RV)와 덮개(Closure Head Assembly) 사이의 체결력에 변화가 발생한다. 본 연구에서는 원자로와 덮개의 조립부위 체결력의 변화를 연구하였다. APR1400 원자로는 54개의 스터드 볼트로 덮개와 원자로를 조립한다. 스터드 볼트는 원주방향으로 패턴을 이루므로, 1/54 축대칭 3차원 FEM 모델을 개발하였다. 원자로 플랜지 조립부의 원자로 플랜지, 상부안내구조물 플랜지, 압축링, 노심지지구조물 플랜지, 스터드 및 너트에 대한 모델을 개발하였고, 각 부품 사이의 하중전달경로 해석을 통해 경계조건을 구하였다. 열해석-구조해석을 연계한 연성 FEM 해석을 원자로의 정지상태에서 정상운전상태로 변화에 대해 해석하여 원자로 조립부의 하중변화를 구하였다. 이 해석을 통해 원자로 덮개와 원자로 간의 조립하중과 내부구조물의 조립하중의 분배를 분석하였다.
더보기In Nuclear Power Plant, reactor contains nuclear fuels that produces heat through fission reaction and acts as important pressure boundary to prevent leakage of radioactive material. Reactor pressure vessel consists of reactor and closure head and is assembled by stud and nut and seal ring to prevent leakage of high-temperature and high-pressure coolant. Reactor operates between shut-down to normal operation, as a result the stud-bolt assembly load also experiences assembly load changes. In other word, at the assembly of reactor and closure, the assembly load changes due to temperature and pressure changes. In this study, we assess the pattern of assembly load change at the reactor and closure head assembly region. In APR1400, 54 stud bolts are installed to assemble closure head to reactor vessel. To take advantage of the rotational pattern of stud installation, we developed 1/54 axis symmetry 3D FEM model. Within reactor flange region of assembly, RV flange, UGS flange, HDR, CSB flange, stud and nut are modeled and performed load path analysis to get load boundary condition. A thermal-structural analysis was done to simulate assembly loading of reactor from shutdown to normal operation. The analysis reveals change of load sharing of internals and closure head to vessel.
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