이중냉각 핵연료 상단고정체의 기계적성능평가

김재용(Jae-Yong Kim),윤경호(Kyung-Ho Yoon),김형규(Hyung-Kyu Kim),최우석(Woo-Seok Choi) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.4

핵연료집합체는 상단고정체, 하단고정체, 지지격자체, 제어관/계측관과 핵연료봉의 5 가지 주요 구성품으로 이루어져 있다. 여기서 상/하단고정체는 다른 구성품과 달리 ASME, Section Ⅲ, Division 1 - Subsection NB의 운전조건 A, B 에서의 stress intensity limits를 만족하여야 한다. 이중냉각 핵연료집합체는 집합체당 출력을 증가시키기 위해서 기존의 가압경수로용 핵연료집합체에서 핵연료봉의 배열과 위치를 변화시켰는데 이로 인하여 핵연료봉 내/외부유로로 냉각수가 잘 흐를 수 있도록 상/하단고정체의 유로판의 형상을 수정하여야 한다. 본 논문에서는 설계하중조건에 대하여 수정된 상단고정체 유로판의 건전성평가를 위해 수행한 응력선형화과정을 자세히 설명하고 평가결과에 대하여 기술하였다. Fuel assembly is composed of 5 major components, such as a top end piece (TEP), a bottom end piece (BEP), spacer grids (SGs), guide tubes (GTs) and an instrumentation tube (IT), and fuel rods (FRs). The TEP/BEP should satisfy stress intensity limits in case of condition A and B of ASME, Section Ill, Division 1 - Subsection NB. In a dual cooled fuel assembly, the array and position of fuel rods are changed from those of a conventional PWR fuel assembly to achieve a power uprating. The flow plates of the top/bottom end pieces (TEP/BEP) have to be modified accordingly. The pattern and shape of the flow holes were newly designed. To verify the strength compatibility, the Tresca stress limits in the ASME code was investigated in the case of an axial load 22.241 kN. This paper presents the stress linearization procedure for strength evaluation of a newly designed TEP.

이중냉각 핵연료 상단고정체의 기계적 성능평가

김재용(Jae-Yong Kim),윤경호(Kyung-Ho Yoon),김형규(Hyung-Kyu Kim),최우석(Woo-Seok Choi) 대한기계학회 2011 大韓機械學會論文集A Vol.35 No.4

핵연료집합체는 상단고정체, 하단고정체, 지지격자체, 제어관/계측관과 핵연료봉의 5 가지 주요 구성품으로 이루어져 있다. 여기서 상/하단고정체는 다른 구성품과 달리 ASME, Section III, Division 1 ? Subsection NB 의 운전조건 A, B 에서의 stress intensity limits 를 만족하여야 한다. 이중냉각 핵연료집합체는 집합체당 출력을 증가시키기 위해서 기존의 가압경수로용 핵연료집합체에서 핵연료봉의 배열과 위치를 변화시켰는데 이로 인하여 핵연료봉 내/외부유로로 냉각수가 잘 흐를 수 있도록 상/하단고정체의 유로판의 형상을 수정하여야 한다. 본 논문에서는 설계하중조건에 대하여 수정된 상단고정체 유로판의 건전성평가를 위해 수행한 응력선형화과정을 자세히 설명하고 평가결과에 대하여 기술하였다. A fuel assembly consists of five major components, i.e., a top end piece (TEP), a bottom end piece (BEP), spacer grids (SGs), guide tubes (GTs) and an instrumentation tube (IT); in addition, it also includes fuel rods (FRs). The TEP/BEP should satisfy stress intensity limits according to the conditions A and B of ASME, Section III, Division 1?Subsection NB. In a dual-cooled fuel assembly, the array and position of fuel rods are different from those in a conventional PWR fuel assembly; these changes are necessary for achieving power uprating. The flow plates of the TEP and BEP have to be modified accordingly. The pattern and shape of the flow holes were newly designed. To verify the strength compatibility, the Tresca stress limit according to the ASME code was investigated in the case of an axial load of 22.241 kN. In this paper, the stress linearization procedure for strength evaluation of a newly designed TEP is presented.

수소충전소용 초고압용기(Type I)의 구조 설계 및 피로수명 예측

서영빈,박건영,김철 대한기계학회 2023 大韓機械學會論文集A Vol.47 No.3

Ultra-high-pressure vessel (Type I) is mainly used in hydrogen charging stations because it consists of a single high-strength material with less internal defects compared to other types of vessels. Fatigue fractures are caused by cyclic loads during the charging process in gas stations. Therefore, it is necessary to evaluate the structural safety of the high-pressure vessel. In this study, the ultra-high-pressure vessel was designed according to the thickness suggested by ASME, and its structural safety was evaluated by stress linearization of each part of the vessel and finite element analysis. Furthermore, fatigue life due to cyclic loads at the time of hydrogen charging was predicted using the modified goodman diagram and was verified by fatigue simulation. 초고압용기(Type I)는 주로 수소충전소에서 사용되며, 다른 형태의 용기에 비해 내부결함이 적은 고강도의 단일재로 구성된다. 그러나 초고압수소 충전 시 가압과 감압과정을 거치며, 초고압용기 내부에 반복하중에 의한 피로파괴가 발생한다. 따라서 초고압용기 설계 시 구조건전성에 대한 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 ASME 규격을 통해 용기의 두께를 계산하여 수소충전소용 초고압용기를 설계했고, 용기의 각 부위별 응력선형화를 통해 구조건전성을 평가했다. 또한, 수소충전 시 반복하중에 의한 피로수명을 수정된 굿맨선도를 통해 예측했고, 피로해석을 통해 검증했다.

3차원 요소로 구성된 모델의 응답스펙트럼법을 이용한 응력 선형화 방법

선종오(Jong-Oh Sun),허용화(YONGHWAHEO),정종하(Jong-Ha Chung) 한국소음진동공학회 2019 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.10

SMART 증기발생기 전열관 지지구조물의 응력강도 평가

박현진(Hyun-Jin Park),조재훈(Jae-Hun Cho),한인수(In-Su Han),장기종(Ki-Jong Jang),김태완(Tae-Wan Kim) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.5

The purpose of this study is to evaluate the integrity of SMART steam generator support structures in terms of stress intensity as depicted in KEPIC & ASME. A 3-D finite element model of steam generator support structure is developed to evaluate the stress intensity upon critical regions or sections based on the stress classification rules as defined in the design codes. As a result, the maximum stress intensity occurs on the outer cylinder and internal support structure, but all the section satisfies the allowable limits of KEPIC.

가스터빈 케이싱의 구조안전성 및 누설 평가

서희원,함동우,김경국,한정삼 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.4

가스 터빈은 기동 및 정지 횟수가 많기 때문에 열피로나 취화 현상으로 인한 가스터빈 케이싱의 균열 또는 케이싱의 플랜 지면에서 고온고압 가스의 누설이 발생할 가능성이 높다. 따라서 가스터빈 케이싱의 구조안전성 및 플랜지면에서의 누설평 가는 반드시 수행되어야 하는 부분이다. 본 논문에서는 유한요소해석을 바탕으로 터빈 케이싱의 ASME B&PVC VIII-2 구 조안전성 평가 및 접촉압력을 통한 누설 평가 그리고 볼트의 구조안전성 평가를 진행하였다. 또한 가스터빈 케이싱의 유한 요소모델링 및 해석/평가 방법을 제안하여 가스터빈 개발에 활용할 수 있게 하였다. Because typical gas turbine systems have frequent startup and shutdown operations, it is likely to cause cracks at the gas turbine casing and gas leakages at casing flanges due to thermal fatigue and embrittlement. Therefore, the evaluation of structural integrity and gas leakage at the gas turbine casings must be performed. In this paper, we have evaluated the structural integrity of the turbine casing and bolts under a normal operation in accordance with ASME B&PVC and evaluated the leakage at casing flanges by examination of contact pressure calculated using the finite element analysis. Finally, we propose a design flow including finite element modeling, the interpretation and evaluation methods for gas turbine casings. This may be utilized in the design and development of gas turbine casings.

양수발전소 2단펌프터빈 정비를 위한 리프팅시스템 최적설계

조용호(YongHo Cho),조민기(MinKi Cho) 한국유체기계학회 2023 한국유체기계학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.12

원심식 압축기 구동용 모터 베이스 프레임의 콘크리트 타설에 따른 구조안전성 평가

김민진,이재훈,한정삼,Kim, Min-Jin,Lee, Jae-Hoon,Han, Jeong-Sam 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.1

본 논문에서는 원심식 대형 압축기 구동용 모터 베이스 프레임의 구조해석 및 콘크리트 타설에 따른 구조안전성 평가를 수행하였다. 먼저 모터 베이스 프레임에 적용되는 네 가지 하중조건에 따른 구조해석을 진행하고 최대 비틀림 에너지 이론 및 Mohr-Coulomb 이론을 통하여 구조안전성을 평가하였다. 구조해석 결과에서 취약한 구조안전성을 나타낸 연결부 등의 불연속적인 부분에서 발생하는 국부응력에 대하여 ASME VIII Div. 2에 따른 구조안전성 평가를 적용함으로써 좀 더 합리적으로 구조안전성 평가를 수행할 수 있었다. 또한, 모터 베이스 프레임 내부에 콘크리트 타설 및 미타설에 따른 구조해석 및 ASME 구조안전성 평가를 통하여 모터 베이스 프레임의 구조안전성을 정량적으로 비교하여 콘크리트 타설로 인한 구조 안전성의 향상을 확인하였다. In this paper, we perform structural analysis for a base frame which is used to support a motor for large centrifugal compressor drives and a safety assessment according to the concrete placement. First, the structural analysis about four loading conditions for the motor base frame was conducted and the structural safety was evaluated through both the maximum distortion energy theory and Mohr-Coulomb theory. It was possible to perform a more reasonable safety evaluation against local stresses occurring at the discontinuous portion of the fragile structural members by applying the safety assessment through ASME VIII Div. 2. In addition, the motor base frames with and without the internal concrete placement were quantitatively compared by the structural analysis and safety evaluation using ASME code and it was found to improve the structural integrity due to the concrete placement.