• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.37-41
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• 2020

The Nuclear containment building is a main safety-related structure that performs shielding and conservation functions to prevent highly radioactive materials from leakage to the outside environment in the case of various environmental conditions and postulated accidents. The containment building contains a reactor, steam generator, pressurizer, tank, reactor coolant system, auxiliary system and engineering safety system, and is designed so that highly radioactive materials above the limits specified in 10 CFR 100 do not escape to the outside environment in the case of LOCA(Loss of Coolant Accident) for instance. The containment metal liner plate(CLP) is a carbon steel plate with a nominal plate thickness of 6 mm, which functions as a mold for the wall and dome of the containment building when concrete is filled, fulfills airtightness to prevent leakage of seriously radioactive materials. In recent years, backside corrosion was found on the liner plate in some domestic nuclear power plants. The main cause of backside corrosion was unfilled concrete. In this paper, an inspection technique of assessing filling suitability for CLP backside concrete is developed. Results show that the validity of inspection technique for CLP backside concrete using vibration sensor is successfully verified.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.46-52
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• 2019

This work proposes a noncontact ultrasonic transducer for detecting wall-thinning of containment liner plates of nuclear power plants by measuring their thickness without physical contact. Because the containment liner plate is designed to prevent atmospheric leakage of radioactive substances under severe nuclear accident, its wall-thinning inspection is important for safety of nuclear power plants. Wall-thinning investigation of containment liner plates have been carried out by measuring their thickness with contact-type ultrasonic thickness gauge by inspectors and needs a lot of time and cost. As an alternative, an electromagnetic acoustic transducer measuring precisely thickness of containment liner plates without any physical contact or couplant was suggested in this research. A transducer generating and measuring shear ultrasonic waves in thickness direction was designed and wave field produced by the transducer was analyzed to verify the design. The working performance of the suggested transducer was tested with carbon steel plate specimens with various thicknesses. The test result shows that the proposed transducer can measure thickness of the specimens precisely without any couplant and implies that swift scanning of wall-thinning of containment liner plates will be possible with the proposed transducer.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1221-1229
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• 2022

In this work, the guided wave de-bonding area-detecting technique was studied for application to containment liner plates in nuclear power plant areas. To apply this technique, an appropriate Lamb wave mode, symmetric and longitudinal dominance, was verified by the frequency shifting technique. The S0 2.7 MHz mm Lamb wave mode was chosen to realize quantitative experimental results and their visualization. Results of the bulk wave, longitudinal wave mode, and comparison experiments indicate that the wave mode was able to distinguish between the de-bonded and bonded areas. Similar to the bulk wave cases, the bonded region could be distinguished from the de-bonded region using the Lamb wave approach. The Lamb wave technique results showed significant correlation to the de-bonding area. As the de-bonding area increased, the Lamb wave energy attenuation effect decreased, which was a prominent factor in the realization of quantitative tomographic visualization. The feasibility of tomographic visualization was studied via the application of Lamb waves. The reconstruction algorithm for the probabilistic inspection of damage (RAPID) technique was applied to the containment liner plate to verify and visualize the de-bonding condition. The results obtained using the tomography image indicated that the Lamb wave-based RAPID algorithm was capable of delineating debonding areas.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.336-339
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• 2011

본 논문에서는 유한요소 프로그램 (ANSYS)을 이용하여 돔격납철판 (dome containment liner plate)의 양중시 좌굴특성의 연구를 수행하였다. 원전 격납철판의 양중시, 양중 와이어(wire)의 구조적인 배치특성상 격납철판에 압축력이 유발되고, 이러한 압축력은 격납철판의 좌굴을 일으킬 수 있다. 다양한 양중인자 (lifting factors)를 고려한 격납철판 유한요소모델을 수립하고, 이러한 양중인자들의 좌굴특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 양중 와이어의 체결위치의 높이가 낮을 수록 좌굴강도가 증가하며, 라이너 플레이트 두께에 비례하여 좌굴강도가 증가하였다.

• 기계와재료
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• 제22권1호
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• pp.76-83
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• 2010

원자력발전소의 구조건전성 및 안전성을 확보하는데 있어서 격납건물의 중요한 목적은 방사성물질의 유출을 방지하는 최후의 보루 역할을 한다는 것이다. 또한 원전의 격납건물 선설에 있어서 고려해야 될 가장 중요한 인자는 안전성과 경제성이다. 이러한 목표를 달성하기 위해, 최근 국내에서 첨단 CLP(Containment Liner Plate) 공법이 개발되어 신월성 원전 2호기에 적용되었다. 이 공법은 기존의 CLP 2단 모듈화 공법에서 한 단계 발전한 CLP 3단 모듈화 공법으로 건설기간 단축, 비용 절감 및 구조건전성을 확보하는 계기가 되었다. 그리고 이러한 공법을 바탕으로 국내건설 뿐만 아니라 원전 수출에 커다란 기여를 하게 되었다. 이 글에서는 국내 원자력발전소 CLP 설치에 있어서, 기존의 방법과 새로운 공법에 대한 비교/분석, 공정, 장/단점 등을 연구, 조사해 보았다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.167-174
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• 2021

최근 국내 원자력발전소의 격납건물 벽체와 Containment Liner Plate(CLP) 사이에서 다양한 크기의 공극이 발견됨에 따라 원전 격납건물의 보수를 위해 내부 공극의 분포와 크기를 정밀하게 평가할 수 있는 진단기법의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 이 연구에서는 격납건물 벽체에서의 탄성파 전파거동을 계산하는 2차원 유한요소해석 기법을 제시한다. 격납건물 벽체를 기반으로 해석영역을 구성하고 경계면에서의 반사파를 제거하기 위해 수치적 파동흡수 경계층인 perfectly matched layer를 도입하였다. Galerkin 기반 혼합유한요소법을 이용해 2차원 유한영역에서 탄성파 파동방정식의 해를 구하여 충격하중에 대한 격납건물 벽체의 변위와 응력을 계산하였다. 제시한 수치적 기법을 이용하여 격납건물 콘크리트 벽체의 CLP 부착 유무와 공동의 위치 및 크기 변화에 따른 탄성파 전파거동을 살펴보았다. 이 연구의 결과는 원전 격납건물 내부의 공동을 진단하는 탄성파 전체파형 역해석 기법 개발에 활용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.369-378
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• 2011

본 논문은 RC(Reinforced Concrete), SC(Steel-Plate Concrete) 격납구조에 대한 대형 민항기 충돌에 관한 응답해석을 Hydrocode인 Autodyn-3D를 통해 수행하였다. 이전에 연구된 대부분의 항공기 충돌 해석에서의 충격 하중은 국부적인 부분(동체면적의 약 2배)에 대해 Riera의 충격하중함수를 적용하는 방법을 이용하여왔다. 하지만, 본 논문에서는 실제 Boeing 767과 유사한 모델을 구현하여 대상 구조체에 직접 충돌 시켜 나타나는 현상을 비교 분석 하였으며, 항공기 모델은 강성벽(Rigid Target)에 대해 항공기를 충돌 시켰을 시 발생되는 충돌하중이력곡선과, Riera 함수를 이용한 충돌하중이력곡선과의 비교를 통하여 검증하였다. 항공기 충돌 시, SC 격납구조에 대한 충돌저항능력 및 응답, 안전성 효과를 평가 하기 위해 무근 콘크리트(Plain Concrete:PC), 철근 콘크리트(Reinforced Concrete:RC), 철근 콘크리트와 완전 부착된 내부 Liner Plate(CLP:Containment Liner Plate), 그리고 SC 격납구조에 대한 해석을 수행하였다. 따라서 항공기 충돌과 같은 비정상충격하중이 RC구조와 SC구조에 가해질 경우에 대한 거동 예측이 가능하며, 보수적인 안전성이 요구되는 RC 원전 격납건물에 SC구조를 적용하면 상대적인 안전성 증대 효과를 기대 할 수 있을 것으로 보여진다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제40권1호
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• pp.77-86
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• 2008

This paper describes the nonlinear analyses of a 1:4 scale model of a prestressed concrete containment vessel (PCCV) using an axisymmetric model and a three-dimensional model. These two models are refined by comparison of the analysis results and with testing results. This paper is especially focused on the analysis of behavior under pressure and the temperature effects revealed using an axisymmetric model. The temperature-dependent degradation properties of concrete and steel are considered. Both geometric and material nonlinearities, including thermal effects, are also addressed in the analyses. The Menetrey and Willam (1995) concrete constitutive model with non-associated flow potential is adopted for this study. This study includes the results of the predicted thermal and mechanical behaviors of the PCCV subject to high temperature loading and internal pressure at the same time. To find the effect of high temperature accident conditions on the ultimate capacity of the liner plate, reinforcement, prestressing tendon and concrete, two kinds of analyses are performed: one for pressure only and the other for pressure with temperature. The results from the test on pressurization, analysis for pressure only, and analyses considering pressure with temperatures are compared with one another. The analysis results show that the temperature directly affects the behavior of the liner plate, but has little impact on the ultimate pressure capacity of the PCCV.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.715-722
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• 2011

본 논문에서는 항공기 충돌에 의한 원전 격납건물의 거동을 병렬해석을 통해 수행하였다. 지금까지의 원전 격납건물에 대한 항공기 충돌관련 연구는 항공기의 경우, Riera의 충격하중-시간함수를 이상화하여 대상 구조체의 일정영역에 대해 충격하중으로 적용하는 방법을 사용해 왔고 충돌대상 구조체의 경우, 단순 철근콘크리트 벽체나 빌딩에 머물러 왔다. 하지만 본 논문에서는 항공기(Boeing-767, http://www.boeing.com)와 가상의 원전 격납건물을 실제와 유사하게 모델링하여 해석을 수행하였으며, 항공기모델은 충돌평가 가이드인 NEI 07-13(2009)에서 허용하는 Riera의 식에 따른 충돌하중이력곡선과 비교하는 방법으로 검증되었다. 또한, 일반적으로 고속 충돌해석은 짧은 시간동안 두 개 이상의 물체가 접촉하고 동적 대변형을 일으키는 비선형성이 강한 문제로 많은 계산시간이 요구되기 때문에 이를 효과적으로 다루기 위해서는 단일 CPU만으로는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 해석의 효율성을 향상시키기 위해 자체 구축한 리눅스 클러스터 시스템을 이용하여 Message-Passing MIMD 형태의 병렬해석을 수행하였고 병렬성능에 대한 평가를 위해 무근콘크리트(Plain Concrete, PC), 철근콘크리트(Reinforced Concrete, RC), 내부 Liner Plate를 부착한 철근콘크리트(RC with Containment Liner Plate, CLP), SC구조(Steel-Plate Concrete, SC)등 4가지 경우에 대한 수치해석 효율성이 비교 검토되었다.

• 공업화학
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• 제16권6호
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• pp.809-814
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• 2005

본 논문에서는 원자력 발전소 격납건물 철재면에 적용되는 에폭시 코팅 시스템의 열적 특성에 관하여 방사선 조사 및 설계기준사고(DBA) 시험을 통하여 고찰하였으며, 동일 시스템의 접착강도에 대한 수중침적처리의 영향에 관해서도 알아보았다. ET-5290/carbon steel A 32 에폭시 도장 시스템의 유리전이온도($T_g$)와 열안정성은 DSC와 TGA를 가지고 각각 측정하였으며, 표면에너지적 특성에 대한 수중침적처리의 영향은 접촉각 측정을 통하여 알아보았다. 또한, 카본 철재면과 에폭시 수지간의 계면접착강도를 평가하기 위하여 부착력 시험을 행하였다. 결과로서, 방사선 조사 처리는 경화된 에폭시 도장 시스템에 내부 가교구조를 향상시켜 에폭시 도장 시스템의 $T_g$ 증가 및 열안정성을 향상시켰으며, 또한 경화 시스템의 수중침적처리시 후경화 효과로 인한 기계적 맞물림의 증가로 인하여 전체적으로 시스템의 접착강도의 증가를 가져왔다.