Effect of an Increased Wall Thickness on Delayed Hydride Cracking in Zr-2.5Nb Pressure Tube

Zr-2.5Nb 중수로 압력관의 수소지연파괴에 미치는 압력관 두께의 영향

The wall thickness of a pressure tube is increased in order to reduce the probability of failure in a pressure tube of CANDU type reactor. It is presented here that the variation of wall thickness changes stress, hydrogen concentration and delayed hydride cracking in Zr-2.5Nb pressure tube. When the wall thickness is increased from 4.2 mm to 5.2 mm, the stress exerted on the tube and the deuterium taken up during operation are reduced by 19％. Further, the calculated allowable depth of the surface flaw over which delayed hydride cracking(DHC) is susceptible increases by 50％. DHC initiation is controlled by the stress and by the hydrogen concentration in the pressure tube. The results are therefore very significant in such a respect that increased wall thickness may reduce DHC initiation. Ac the wall thickness increases the hydrostatic tension will increase. Its impact on the acceleration of the crack growth rate of DHC deserves further studies.

CANDU 원자로에서 심각하게 대두되는 압력관 파손을 방지하기 위해 압력관의 두께를 증가시키는 방안이 연구되었다. 본 연구에서는 압력관 두께변화가 Zr-2.5Nb 압력관의 응력, 수소농도 및 수소지연파괴에 미치는 영향에 대해 연구를 수행하였다. 압력관 두께가 현재의 4.2 mm에서 5.2 mm로 증가할 경우에 압력관이 받는 응력과 발전소 가동중에 누적되는 중수소 흡수량은 19% 줄어드는 것으로 나타났으며, 압력관에 균열이 발생할 경우 발전소 냉각동안에 일어나는 균열 성장은 상당히 감소한다. 수소지연파괴는 압력관이 받는 응력과 누적되는 수소량에 비해 지배되는데 이와 같은 결과로부터 두꺼운 압력관은 수소지연파괴 관점에서 상당한 이점이 있는 것으로 평가되었다. 그러나 압력관 두께 증가는 수소지연파괴의 성장속도를 가속할수도 있으므로 앞으로 연구할 사항이다.