Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing (비파괴검사학회지)

The Korean Society for Nondestructive Testing (한국비파괴검사학회)
권호 표지

Detection of Thermal Ratcheting Deformation for Cylindrical Shells by Ultrasonic Guided Wave

유도초음파를 이용한 원통형 쉘의 열 라체팅 변형 탐지

  • Joo, Young-Sang (Mechanical Engineering Division, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Lee, Hyeong-Yeon (Mechanical Engineering Division, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Kim, Jong-Bum (Mechanical Engineering Division, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Park, Chang-Gyu (Mechanical Engineering Division, Korea Atomic Energy Research Institute) ;
  • Lee, Jae-Han (Mechanical Engineering Division, Korea Atomic Energy Research Institute)
  • 주영상 (한국원자력연구소 기계공학연구부) ;
  • 이형연 (한국원자력연구소 기계공학연구부) ;
  • 김종범 (한국원자력연구소 기계공학연구부) ;
  • 박창규 (한국원자력연구소 기계공학연구부) ;
  • 이재한 (한국원자력연구소 기계공학연구부)
  • Published : 2006.10.30
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Abstract

The thermal ratcheting deformation at the reactor baffle and upper internal structure of the liquid metal reactor (LMR) can occur due to movement of the hot sodium free surface. In in-service inspection of reactor internals of LMR, a new inspection technique should be developed for the detection of the thermal ratcheting damage. In this study, an inspection technique using ultrasonic guided wave is proposed for the detection of the thermal ratcheting damage of cylindrical vessels. A 316L stainless steel cylindrical shell specimen has been prepared. The thermal ratchet structural tests were cyclically performed by heat-up up to $550^{\circ}C$ with steep temperature gradients along the axial direction after cool-down by cooling water. Ultrasonic guided wave propagation has been characterized by analysis of dispersion curve of the stainless steel plate. The zero-order antisymmetric $A_0$ guided wave has been selected as the optimal mode for detection of the ratcheting deformation. It is confirmed that the thermal ratcheting deformation can be detected by the measurement of transit time difference of circumferentially propagated $A_0$ guided waves.

액체금속로 원자로배플 및 상부내부구조물 등은 고온소듐의 자유액면에 접하기 때문에 소듐액면의 상하 이동으로 열 라체팅 손상이 발생할 수 있다. 액체금속로 내부구조물의 열 라체팅 변형 손상을 감지할 수 있는 가동중검사 기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유도초음파를 이용하여 원통형 내부구조물의 열 라체팅 변형 손상을 감지할 수 있는 검사 방법을 제시하였다. 원형통 구조물의 열 라체팅 변형 거동의 모사를 위해 SS 316L 재료의 원통 시험편을 제작하고 $550^{\circ}C$ 이상의 급격한 열하중을 가하면서 냉각수의 자유액면의 상하 이동 시험을 실시하였다. 스테인리스 강 재질의 박판에서의 유도초음파의 분산 특성을 분석하여 $A_0$ 모드를 열 라체팅 변형을 탐지할 수 있는 유효 모드로 선정하였다. 제작된 라체팅 변형 원통형 셀 구조물에서 원주방향으로 반복하여 회전하는 $A_0$ 모드의 전파시간차를 측정함으로써 열 라체팅 변형 탐지 가능성을 확인하였다.

Keywords

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