사용후핵연료 건식저장시설 장기건전성 확보를 위한 저장용기 제작공정 개선에 관한 연구

Abstract

This study investigates investigates the causes and preventive preventive measures measures of stress corrosion corrosion cracking cracking (SCC) induced induced by chlorides chlorides in canisters, canisters, which serve as dry cask storage storage containers for spent nuclear fuel.

The three key factors factors contributing contributing to stress corrosion corrosion cracking cracking (SCC), which is the most likely issue in canisters canisters serving serving as dry cask storage storage containers, containers, are material material degradation, degradation, corrosive corrosive environment, environment, and tensile tensile stress.

From a material material perspective, perspective, an examination examination of the characteristics characteristics of the material material most commonly commonly used for spent nuclear nuclear fuel canisters, canisters, which is austenitic austenitic stainless stainless steel, revealed revealed a phenomenon phenomenon where the corrosion corrosion resistance resistance of the material material is particularly particularly weakened, weakened, especially especially in welded joints.

And it was primarily primarily confirmed confirmed that chloride chloride is a factor accelerating accelerating stress corrosion corrosion cracking.

Due to the characteristics of stainless steel, which has a larger coefficient of thermal expansion and poorer thermal conductivity compared to carbon steel, it was observed during the welding process that deformation is significant.

Therefore, in this paper, the focus was placed on the welding process, where the likelihood of stress corrosion cracking is highest during canister fabrication. The analysis primarily centered around material selection, the impact analysis of residual stresses based on welding joint configurations, improvement strategies for the welding process, and methods to mitigate residual stresses.

Through this study, it is anticipated that the direction for improving canister fabrication processes proposed herein will serve as foundational data for the future introduction of dry cask storage facility container manufacturing in domestic nuclear power plants.|국내 경수로 원자력발전소에서 발생한 사용후핵연료는 현재 발전소 내 습식저장조에 임시저장 되어있고 습식저장조의 수용 능력이 곧 한계에 다다를 것으로 예상된다. 그럼에도 불구하고 중간처분시설 또는 영구처분시설은 아직 구축되지 않고 있어 현재로서는 발전소 내 사용후핵연료 건식저장이 가장 현실적인 대안이 된다고 판단된다.

중간처분이나 영구처분시설은 사회수용성 등의 문제로 앞으로도 쉽게 마련하지 못할 것으로 보아 이러한 상황을 감안하면, 건식저장을 추진하더라도 장기간 건전성을 확보하는데 주안점을 두어야 한다. 따라서 건식저장 용기는 먼저 사용후핵연료의 건전성을 보장할 수 있도록 설계⸱제작되어야 하며, 저장용기 또한 장기간 부식이나 열화 없이 건전하게 관리되어야 한다.

본 연구에서는 사용후핵연료 건식저장 설비에서 연료가 장입되는 캐니스터에서 발생할 수 있는 주요 이슈 중 하나인 응력부식균열에 대해 분석을 수행하였다. 또한 분석된 결과를 바탕으로 캐니스터 용기제작 공정 중 응력부식균열의 가장 큰 원인이 되는 용접공정을 개선함으로써 이러한 문제를 줄일 수 있는 방안에 대해 제시하였다.

본 제작공정 개선 연구를 통해 국내 경수로 건식저장시설에 도입 될 사용후핵연료 캐니스터 제작의 기초 자료로 활용될 것을 기대한다.