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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강명창
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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원자력발전소 원자로 냉각계통의 기기와 배관들은 고온, 고압의 수중 환경에서 방사성 오염물이 표면에 쌓여 굳거나, 모재 표면이 부식되어 산화막이 방사성 물질과 함께 산화층을 형성하고 있다. 현재 가동중인 원자력발전소 또는 향후 원자력발전소 해체 작업 시 작업 종사자들의 과도한 방사선 피폭을 방지하기 위해서 오염된 기기와 배관들의 제염이 필수적이다. 기존 제염방법인 화학, 전해, 기계적, 물리적 제염 등의 단점은 제염 이후 발생되는 2차 폐기물의 발생과 모재 손이 발생한다는 것이다. 반면에 물리적인 레이저 제염은 2차 폐기물이 거의 없으며, 모재의 손상을 최소화 할 수 있어 차세대 레이저 제염연구가 주목받고 있다.
따라서, 본 연구에서는 레이저 어블레이션 제염기술을 이용해 배관 표면의 산화막 제거 가능성과 레이저 어블레이션이 모재에 미치는 영향을 평가하기 위하여 연구를 수행하였다. 532nm와 1064nm 파장의 레이저 어블레이션 깊이 특성의 결과로 1064nm의 레이저를 선정하였다. 초점거리 280mm, 스폿의 X축 중첩율 70%, Y축 중첩율 90% 그리고 레이저 세기를 100% 초기 1회, 30% 추가 1회의 어블레이션 조건에서 25 × 25mm2 면적의 코팅층을 약 20㎛ 이상 제거되는 결과를 보였다. 또한, 레이저 어블레이션 후의 각 스테인레스강 모재 SUS316L, SUS420J2, SUS430의 모재부 건전성을 확인한 결과, SUS420J2 모재에서만 레이저에 의한 열영향부가 발견되었다. EDS 맵핑 분석으로 표면층에 부동태 피막층을 형성하기에 충분한 11.73wt% 크롬의 함량이 유지되었다. 표면조도는 약 0.98 ~ 1.56㎛ 정도 감소하는 경향을 보였다. 비커스 경도값은 제염 전과 후 줄어드는 경향을 보였지만, 상대적으로 열처리된 시편의 경도값이 훨씬 낮은 수치를 나타내는 것을 확인하였다. 이를 통하여 레이저 제염으로 발생되는 열로 인한 모재 손상이 거의 없음을 알 수 있었다. 향후 본 연구 결과는 원자력발전소 해체시 스테인레스, 에폭시, 페인트, 철 산화물 등 제거되는 재료의 건전성 평가에 유용한 정보를 줄 수 있으며, 최적 어블레이션 조건도출에 활용 할 수 있을 것으로 기대한다.
따라서, 본 연구에서는 레이저 어블레이션 제염기술을 이용해 배관 표면의 산화막 제거 가능성과 레이저 어블레이션이 모재에 미치는 영향을 평가하기 위하여 연구를 수행하였다. 532nm와 1064nm 파장의 레이저 어블레이션 깊이 특성의 결과로 1064nm의 레이저를 선정하였다. 초점거리 280mm, 스폿의 X축 중첩율 70%, Y축 중첩율 90% 그리고 레이저 세기를 100% 초기 1회, 30% 추가 1회의 어블레이션 조건에서 25 × 25mm2 면적의 코팅층을 약 20㎛ 이상 제거되는 결과를 보였다. 또한, 레이저 어블레이션 후의 각 스테인레스강 모재 SUS316L, SUS420J2, SUS430의 모재부 건전성을 확인한 결과, SUS420J2 모재에서만 레이저에 의한 열영향부가 발견되었다. EDS 맵핑 분석으로 표면층에 부동태 피막층을 형성하기에 충분한 11.73wt% 크롬의 함량이 유지되었다. 표면조도는 약 0.98 ~ 1.56㎛ 정도 감소하는 경향을 보였다. 비커스 경도값은 제염 전과 후 줄어드는 경향을 보였지만, 상대적으로 열처리된 시편의 경도값이 훨씬 낮은 수치를 나타내는 것을 확인하였다. 이를 통하여 레이저 제염으로 발생되는 열로 인한 모재 손상이 거의 없음을 알 수 있었다. 향후 본 연구 결과는 원자력발전소 해체시 스테인레스, 에폭시, 페인트, 철 산화물 등 제거되는 재료의 건전성 평가에 유용한 정보를 줄 수 있으며, 최적 어블레이션 조건도출에 활용 할 수 있을 것으로 기대한다.
목차
1. 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구동향 41.3 연구목적 92. 실험장치 및 평가방법 102.1 레이저 어블레이션 장치 102.2 레이저 제염 실험조건 132.3 모재 건전성 평가방법 173. 실험결과 및 고찰 233.1 레이저 종류에 따른 어블레이션 결과 233.2 레이저 공정변수에 따른 어블레이션 특성 평가 313.3 레이저 어블레이션 제염에 따른 모재 건전성 평가 414. 결 론 61참고문헌 62Abstract 65
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