기술내용
가압경수형 원전 증기발생기의 내외면에는 균열, 마모, 입계부식, 핏팅 등의 결함이 가동중에 발생할 수 있으며, 이를 검출하기 위한 비파괴적 검사방법의 하나로 와전류 탐상 시험이 사용되고 있다. 전열관에는 여러 유형의 형상변화가 존재할 수 있는데, 예를 들면 곡관부의 타원화, 확관 천이지역의 직경변화, 내경방향으로 찌그러져 들어온 함몰(dent), 외경방향으로 부풀어 나간 돌출(bulge/ protrusion) 및 과확관(over expansion) 등이 이에 해당한다. 이들 형상변화는 잔류응력을 야기하여 결함, 특히 응력부식균열의 생성과 성장을 가속화시키기는 선행인자로 작용하기 때문에 전열관의 형상변화에 대한 상세 정보는 결함평가와 손상원인 분석 및 예측의 신뢰성을 높이기 위해 우선적으로 확보되어야 할 중요한 자료이다. 현재 전열관 형상검사에는 바빈 탐촉자를 사용한 profilometry 방법이 사용되고 있으나, 전열관의 길이방향 대비 직경변화의 평균값만을 측정하는 2차원적 방식이기 때문에 단지 형상변화의 존재유무 만을 확인할 수 있을 뿐, 형상 변화의 유형과 크기의 3차원적 정밀 측정이 불가능한 기술적 한계를 갖고 있다. 본 기술은 결함검출용 코일과 형상변화 측정용 코일을 동시에 탑재한 신형 와전류 탐촉자를 사용하여 전열관 1회 검사로 결함을 검출함과 동시에 3차원 형상변화를 정량적으로 측정할 수 있는 혁신적인 검사방법으로서 기존 와전류 검사용 신호수집장비와 100% 호환성을 가지며 신호해석/평가기술을 자체확보 완료하였다. 다수의 현장적용 등을 통한 성능검증 결과 형상측정 정밀도가 ±0.01 mm로 레이저 측정 방법과 대등한 우수한 성능이 확인되었다.
그림 1. 결함/형상 동시 진단용 탐촉자(D-Probe) 및 신호평가/해석 소프트웨어
적용분야
- 확관상태 정밀측정을 통한 확관 제작공정 품질관리 최적화, 가동 전 형상변화 부위 감시용 기준자료(base data) 확보
- 전열관의 결함과 형상변화간의 상관관계 해석을 통한 결함발생 원인규명 및 예측
- 형상변화 크기의 3차원 정밀측정을 통한 결함발생 위험도 예측, 검사범위 및 주기 최적화(검사 비용감소 및 기간단축) 등
적용사례
- 국내 가동 원전 증기발생기 전열관 손상 관련 원인분석 (2005~2012)
- 국내 제작중 추락사고 증기발생기 건전성 평가 및 재사용 인허가 획득 (2008)
- 국내 장기보관 증기발생기 건전성 평가 및 사용 인허가 획득 (2012)
- 국내 가동 원전 증기발생기 전열관 대량손상 원인규명 (2012)
- 미국 가동원전 증기발생기에 시범적용, 성능우수성 국제적 인정(2011)