원자력 발전소에 지진격리장치를 설치하여 내진성능을 향상시킬 수 있다. 그러나 지진격리장치의 적용으로 지반과 구조물 사이에서 큰 상대 변위가 발생하게 된다. 따라서 지진격리된 구조물과 일반 구조물을 연결하는 연결배관시스템의 경우 지진리스크가 증가할 수 있다. 따라서 이러한 배관시스템의 지진취약도를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 지진취약도 분석 을 위해 지진격리된 APR1400 원자력발전소와 주증기관을 대상으로 지진취약도를 분석하였다. 주증기관은 지진격리된 nuclear island의 보조 건물과 터빈 건물을 연결하는 인터페이스 배관이다. 지진취약도 분석을 위한 파괴모드는 누출관통균열로 정의하였다. 누출은 실험결과와 수치해석을 통해 손상지수로 정량화하여 취약도 분석을 위한 파괴기준으로 사용하였다. 파괴기준의 변동에 의한 취약도 곡선의 변동성을 확인하기 위하여 손상지수의 최솟값, 최댓값, 평균값 및 중앙값을 파괴기준으로 하여 지진취약도 곡선을 작성하였다.

In this study, dynamic characteristics and seismic capacity of the nuclear power plant piping system are evaluated by model test results using multi-platform shake table. The model is 21.2 m long and consists of straight pipes, elbows, and reducers. The stainless steel pipe diameters are 60.3 mm (2 in.) and 88.9 mm (3 in.) and the system was assembled in accordance with ASME code criteria. The dynamic characteristics such as natural frequency, damping and acceleration responses of the piping system were estimated using the measured acceleration, displacement and strain data. The natural frequencies of the specimen were not changed significantly before and after the testing and the failure and leakage of the piping system was not observed until the final excitation. The damping ratio was estimated in the range of 3.13 ~ 4.98 % and it is found that the allowable stress(345 MPa) according to ASME criteria is 2.5 times larger than the measured maximum stress(138 MPa) of the piping system even under the maximum excitation level of this test.

발전소 내 방사화 부식생성물의 대부분을 차지하고 있는 니켈 페라이트계 부식생성물을 모사 발생시키기 위한 고온 고압용 장치를 제작하여 연구를 수행하였다. 배관형 포집기를 이용한 부식생성물 발생장치로부터 방사화 부식생성물과 가장 유사한 부식생성물을 얻을 수 있었다. 발전소에서 입자성 부식생성물이 발생되는 원리인 온도에 따른 용해도 차이를 구현하기 위하여 270C에서 부식반응이 일어나 상대적으로 높은 온도를 가진 포집용 장치에 부식생성물이 포집되도록 장치를 제작하였으며 , 발생된 부식생성물은 주사전자현미경 관찰과 EDAX를 통한 조성분석으로 그 특성을 관찰하였다. 부식생성물은 포집 된 위치 에 따라서 침상 형태의 산화물과 결정 형태의 산화물로 나뉘었으며, 조성 분석 결과 결정 형태의 부식생성물이 니켈 페라이트로서 발전소에서 발생되는 입자성 부식생성물과 유사한 것을 알 수 있었다.

원자력발전소에 지진격리장치를 설치하면 지진에 의한 하중을 지진격리장치가 담당하면서 설치 전보다 큰 변위가 발생하게 될 것으로 예상되며, 변위증가에 따라 일부 설비의 지진리스크가 증가될 가능성이 있다. 특히 지진격리된 구조물과 일반 구조물을 연결하는 설비인 배관 시스템의 경우 지진리스크가 크게 증가될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력발전소 배관 시스템의 취약부위인 강재 배관 Tee의 한계상태를 누수로 정의하고 면내반복가력시험을 수행하였다. 강재 배관 Tee의 모멘트와 변형각은 기존의 센서를 이용한 계측이 어려우므로 이미지 신호를 이용하여 측정하였다. 본 연구에서는 3인치 강재 배관 Tee의 모멘트와 변형각의 관계를 이용한 누수 선도 및 저주기 피로 곡선들을 제시하였다.