소개
원전의 금속재료는 가동 환경에서 대부분 1차계통 및 2차계통 냉각수와 접촉하며 열화 및 손상이 누적되어 간다. 이러한 열화를 방지하는 것은 열역학적으로 불가능하므로, 열화속도를 늦추는 완화수단, 열화를 유발하는 선행인자를 제어하는 완화기술이 가동 안전성과 경제성을 확보하는데 반드시 필요하다.
금속재료는 냉각수와 접촉하여 표면에 금속산화물층을 형성하거나 금속이온, 금속산화물 이온을 냉각수로 방출한다. 이 모든 것을 부식생성물로 통칭할 수 있는데, 이온형태로 방출된 부식생성물은 금속산화물로 환원되어 냉각계통 표면에 석출하여 부착되기도 한다. 이러한 부식생성물은 재료 자체의 열화 및 손상을 유발할 뿐만 아니라 기기의 가동 성능을 저하시키는 핵심 요인 중의 하나이다.
1차계통에 있어서 부식생성물은 핵연료 피복관 표면에 부착되어 열전달 효율을 감소시키며, 피복관의 온도를 상승시켜 부식속도를 증가시킨다. 심각한 경우에는 원자로 축방향으로 출력불균형(AOA)을 유발하여 출력 감소 운전을 해야 한다. 또한 원자로 내부로 유입된 부식생성물은 방사화되어 계통 전체 표면에 부착되어 방사선량을 증가시키게 된다.
2차계통에서는 증기발생기 전열관 표면, 지지구조물, 튜브시트 등에 부착되어 열전달 효율 감소, 다양한 형태의 전열관 손상 유발, 증기발생기 수위 불안정에 의한 출력 감발을 야기한다.
이와같이 원전 냉각수와 접촉하는 재료표면에서의 부식용출과 이에 따른 부식생성물의 부착현상은 재료손상, 기기 성능저하 및 방사선량 증가를 유발하는 선행요인이다. 본 과제는 금속이온의 부식용출 억제와 부식생성물의 부착억제를 위하여 수화학 최적화, 재료표면 특성 개량 및 합금개량 연구를 수행하고 있다.
주요 성과
- 크러드 및 붕소 침착방지 AOA 억제기술 개발
- 파울링 및 틈새농축 제어기술 확보
현재 진행중인 연구개발
- 금속이온 용출억제 연구
- 덴팅 원천방지 튜브시트 개량기술
- 부식생성물 부착억제 기술 개발
주요 사용 장비
- 부식생성물 모의실증장치
- 1차계통 고온고압수 순환 Loop System
- 고온 고압 시험 반응용기
- 전기화학 시험장치: Potentiostat/Gavanostat
- 틈새부식 실증장치
- 고온고압 저속변형율 시험장치