Development of guidelines to evaluate stiffness and strength of prestressed concrete containment vessels subjected to internal pressure loadings

Abstract

원자로 격납건물의 설계압력 수준 하에서의 거동의 적합성을 확인하기 위해 구조건전성 시험을 수행한다. 프리스트레스트 콘크리트 격납건물(PCCV, Pre-stressed Concrete Containment Vessel)에 대한 구조건전성 시험은 설계 압력 115% 수준의 내부 압력을 가한 후, 다시 감압하는 과정에서의 측정 변위와 예상변위의 비교/분석, 잔류 변위 크기를 검토하는데, 예상변위 산정에 대한 객관적 절차가 없음에 따른 혼란과 예상변위와 측정변위간 편차가 크게 나타나는 문제가 지속되어 왔다. 이에 따라, 본 논문에서는 예상변위를 산정하기 위한 핵심 과정인 구조물의 강성 크기와 분포를 실질적으로 모사하기 위한 유한요소해석 모델 구성 단계별 유의사항을 포함한 표준화된 절차를 제시하고, 이에 근거한 해석에 의한 예상변위가 실제 상업 원전 2개 호기 격납건물의 구조건전성시험 시의 측정변위들과 상당히 근사함을 확인함을 통해 제시된 절차의 타당성을 입증하였다. 또한, 원자로 격납건물 1:4 축소모델의 구조건전성시험 및 한계상태시험 결과 분석을 통해 설계기준 초과 압력 하에서의 격납건물 내압성능 혹은 강도 평가 과정에서 기존 연구들에서 간과된 중요 인자들을 분석하였다. 특히, 비부착식 긴장재 프리스트레스트 격납건물의 텐던과 덕트 사이의 상호거동 모델링 방법 개발과 덕트 내부의 무강성에 따른 강성 저하 및 응력 집중현상 분석을 통해 설계기준 및 설계기준초과 압력 하에서의 격납건물의 강성 및 강도, 그에 따른 성능 평가 시에 이를 합리적으로 고려하는 방안과 절차를 제안하였다.