• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2005년도 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.241-243
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• 2005

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권10호
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• pp.3928-3942
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• 2022

Thermal striping is a complex thermal-hydraulic phenomenon caused by fluid temperature fluctuations that can also cause high-cycle thermal fatigue to the structural wall of sodium-cooled fast reactors (SFRs). Numerical simulations using large-eddy simulation (LES) were performed to predict and evaluate the characteristics of the temperature fluctuations related to thermal striping in the upper internal structure (UIS) of the prototype generation-IV sodium-cooled fast reactor (PGSFR). Specific monitoring points were established for the fluid region near the control rod driving mechanism (CRDM) guide tubes, CRDM guide tube walls, and UIS support plates, and the normalized mean and fluctuating temperatures were investigated at these points. It was found that the location of the maximum amplitude of the temperature fluctuations in the UIS was the lowest end of the inner wall of the CRDM guide tube, and the maximum value of the normalized fluctuating temperatures was 17.2%. The frequency of the maximum temperature fluctuation on the CRDM guide tube walls, which is an important factor in thermal striping, was also analyzed using the fast Fourier transform analysis. These results can be used for the structural integrity evaluation of the UIS in SFR.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권12호
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• pp.807-814
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• 2015

A control rod drive mechanism(CRDM) is a reactor regulating system, which inserts, withdraws or maintains a control rod containing a neutron absorbing material within a reactor core to control the reactivity of the core. The top-mounted CRDM for Jordan Research and Training Reactor(JRTR) with 5 MW power has been designed and fabricated based on the HANARO's experience through KAERI and DAEWOO consortium project. This paper describes the performance qualification test results to demonstrate the operability of a prototype and four production CRDMs during the reactor lifetime. The driving performance, the drop performance and the endurance tests for CRDM are carried out at a test rig simulating the actual reactor conditions. A vibration of internal components due to the coolant flow is also measured using a laser vibrometer. As a result, the CRDMs are driven having a good driving performance without a malfunction between command and output signals for the stepping motor. Also, the pure drop time and the impact acceleration are within 0.72 s and 4.2 g to meet the design requirements, and the vibrational displacement of control rod is measured as maximum $5.2{\mu}m$.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권6호
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• pp.637-647
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• 2014

국내 가압경수로형 원자로의 압력용기 상부헤드에는 많은 제어봉구동장치(CRDM) 노즐이 분포한다. 이들 노즐은 억지끼워맞춤(Shrink fitting) 방식으로 결합되어 용접 처리 된다. 용접에 의해 발생되는 인장잔류응력은 일차수응력부식균열을 발생시키는 주요 요인이다. 이러한 이유로 최근 15 여 년 동안 관통노즐 용접부 부위에서 균열 발생 사례가 증가하고 있으며, 이를 극복하기 위해 다양한 방안이 모색되고 있다. 또한 용접과정에서 발생되는 불필요한 결함은 일차수응력부식균열(PWSCC)을 가속화 시키는 원인이 되기도 한다. 원자로 제작과정에서 용접에 의한 결함은 보수용접에 의해 즉시 수리가 이루어 진다. 기존의 연구에서는 정상적인 용접과정에서 발생되는 잔류응력을 예측하였으나, 본 연구에서는 용접과정에서 발생되는 결함을 보수하기 위해 실시되는 보수용접이 용접잔류응력에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1235-1239
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• 2012

원자력발전소의 원자로압력용기 상부헤드에는 출력제어 및 정지용 제어봉이 통과하는 노즐이 있으며 이 노즐은 상부헤드 노즐과 J 형태의 홈으로서 용접 되어 있다. 최근 외국의 원자력발전소에서 이 용접영역 주변의 노즐 및 용접부에서 일차수응력부식 균열이 발생한 사례가 보고되고 있다. 본 논문에서는 이 용접부의 용접잔류응력과 운전 중에서의 응력상태를 유한요소해석을 이용하여 평가함으로써 고응력 위치를 확인하고 응력관점에서 균열발생 가능성이 높은 지역을 예측하고자 하였다. 해석결과 용접에 의해서 형성된 잔류응력이 수압시험과 운전조건에 의해 다소 변동되기는 하나 응력분포형태는 큰 변화가 없었다. 전반적으로 노즐내면에서는 용접이 시작되는 지점 주변에서 최대 인장응력이 형성되고 노즐외면에서는 용접이 끝나는 지점 주변에서 최대인장응력이 형성되는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.90-95
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• 2004

In this study, we proposed new method to mitigate tensile welding residual stress for preventing PWSCC in CRDM nozzle. Residual stress analysis using finite element method is performed to confirm benefit of the new method. In case of applying existing method, tensile axial residual stress decrease by about 28% and tensile hoop residual stress decrease by about 33%. In case of applying the new method, tensile axial residual stress decrease by about 32% and tensile hoop residual stress decrease by about 43%. Therefore, we conclude the new proposed method is more effective to prevent PWSCC than existing method.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1105-1111
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• 2010

한국원자력연구원은 전력생산과 해수담수화를 동시에 수행하고 친환경적인 SMART 원자로를 개발하였다. SMART 원자로의 여러 구조물 중에 제어봉 구동 장치(CRDM)는 제어봉의 삽입 량을 조절하여 원자로의 출력을 조정하고 비상시 제어봉을 긴급 삽입하여 원자로를 정지시키기 위한 기기이다. 본 연구의 목적은 제어봉 구동 장치의 구조적 건전성을 확보하기 위해서 동특성해석을 수행하는 것이다. 또한 향후 내진해석에 활용될 단순모델의 활용을 위해 상세모델과의 비교, 검증을 수행하였다. 해석은 유한요소 해석기법을 활용하였고 상용해석 프로그램인 ABAQUS 와 ANSYS V12 를 사용하였다. 유한요소 해석모델은 상세모델인 3-D Solid 모델과 단순모델인 Beam 모델을 작성하여 비교하였고 추가로 단순모델을 오일러 보인 Beam4 요소와 티모센코 보인 Beam188 요소로 작성하여 비교 검토하였다. 향후 SMART 원자로집합체의 단순모델을 작성하여 내진해석 등 다양한 해석에 활용될 계획이므로 단순모델은 상세모델과의 오차를 줄이기 위해서 모델 보정(model updating)이 수행되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1115-1130
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• 2012

최근 원자로 압력용기 상부헤드 관통노즐 J-groove 용접부 주변에서 균열로 인한 냉각수 누출사고가 발행하고 있다. 이러한 사고의 원인은 용접에 의한 인장잔류응력, 농축된 붕산수 및 응력부식에 민감한 재료로 인한 일차수응력부식균열(PWSCC : primary water stress corrosion cracking)인 것으로 판명되었다. PWSCC 평가는 원자로 건전성 평가의 주요 관심사로서 용접에 의해 발생되는 잔류응력을 정확하게 예측함으로써 가능하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 국내 원자로의 일반적인 J-groove 용접부의 해석절차를 소개하고, 용접해석 관련 변수의 민감도 해석을 통해 잔류응력 예측기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 2 차원 및 3 차원 요한요소해석 방법을 바탕으로 변수 민감도 해석을 수행하였으며, 기존 연구결과와 비교를 통해 해석절차 및 방법의 유용성을 검정하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권3호
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• pp.387-395
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• 2013

최근 국외의 원자로 상부헤드 CRDM 관통노즐에 일차수 응력부식균열로 인한 냉각수 누출사고가 발생하였다. 일차수응력부식균열은 부식에 민감한 재료, 인장 잔류 응력 및 부식 환경 등의 3 가지 요인의 상호작용에 의해 발생하는 것으로 알려져 있기 때문에 응력 부식 균열 발생 및 균열 진전을 억제하기 위해서는 용접에 의한 잔류응력에 대한 정확한 예측이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 국내 Westinghouse 형 원자로 상부 헤드 관통노즐(CRDM)을 대상으로 노즐의 두께 및 형상 비($r_o/t$)에 따른 노즐 잔류응력 분포 특성에 대해 연구를 수행하였다. 국내에 현존하는 원자로 상부헤드 관통노즐의 실제크기($r_o$=51.6, t=16.9 mm)를 기준으로 노즐의 두께 및 형상 비($r_o/t$=2, 3, 4)의 변수를 정립하였으며 정중앙 및 최외곽에 위치한 노즐을 대상으로 연구를 수행하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권12호
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• pp.4166-4178
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• 2021

The Control Rod Drive Mechanism (CRDM) is an essential part of the reactor, which realizes the start-stop and power adjustment of the reactor by lifting and lowering the control rod assembly. As a moving part in CRDM, the latch directly contacts with the control rod assembly, and the life of latch is closely related to the service life of the reactor. In this paper, the relationship between the life of the latch and the step stress, friction stress, and impact stress in the process of movement is analyzed, and the optimization methodology and process of latch life based on the approximate model are proposed. The design variables that affect the life of the latch are studied through the experimental design, and the optimization objective of design variables based on the latch life is established. Based on this, an approximate model of the life of the latch is built, and the multi-objective optimization of the life of the latch is optimized through the NSGA-II algorithm.