LBB(LeakBeforeBreak)는 무엇이고, 어디에 적용 되어 있나?

LBB평가란 무엇일까요?

LBB(Leak-Before-Break)-파단전누설

배관이 큰 힘을 받더라도 한번에 두 조각으로 파단되기 전에 배관에 결함이 생기고, 결함 사이로 유체가 먼저 새어나온 후에 배관이 파단된다는 개념입니다. 원전의 안전성과 경제성을 확보할 수 있고, 기기 및 설비 검사를 위한 접근공간의 확보를 통해 작업종사자의 방사선 피폭량을 저감시킬 수 있습니다. 현재 LBB(파단전누설)이 우리나라에 적용 된 곳은 1990년대 초에 설립된 영광 3,4호기,  울진 3,4호기, 영광 5,6호기, 울진 5,6호기입니다.

LBB평가는 어떻게 발전해 왔나.

1986년 GDC-4가 개정되어 부분적인 LBB적용이 허용되었습니다. 이후,  GDC-4의 이행을 위해 1987년 SRP 3.6.3 이 초안으로 발간되었으며, 그 후 누설감지능력이 향상되고, 파괴역학 평가기법도 발전함. 이에 따라 이러한 기술들을 LBB평가에 반영하기 위해 공동연구소로 IPIRG, BINP등이 수행되었습니다. 또한, NUREG/CR-6765에서는 3단계의 LBB평가방법을 제시하였습니다.

LBB평가의 적용

첫 번째로 간단한 수식과 한계하중법(Limet Load Method)을 사용하여 평가. 가장 큰 보수성을 지닙니다. 두 번째로 압력유기굽힘, 용접잔류응력, 균열형상의 영향, 균열면에 작용하는 내압, 재료파괴인성치 등을 고려합니다. 세 번째는 균열과 배관계가 가지는 비선형성을 고려하여 내재적인 여유도를 확보할 수 있게합니다.

균열 비선형 고려방법

첫 번째 균열이 있는 직관에서 작용 모멘트와 회전각을 M₁, Φ₁이라 합니다.

두 번째 동일한 크기이나 균열이 없는 배관에서 작용모멘트와 회전각을 각각 M₂, Φ₂라 합니다.

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첫 번째에서 M₁ - Φ₁관계를 구하고, 2.에서 Φ₁이 되는 모멘트를 Mc라고 할 때, 균열이 없는 보 모델에서 Mc가 되는 Φ₂를 Φeff라고 하면, Φeff가 만족되는 탄성계수를 균열의 소성이 고려된 유효탄성계수라고 볼 수 있습니다.

실제 배관의 형상과 치수를 고려하여 3차원 유한요소 모델을 작성, 물성치로 온도에 따른 탄성계수, 열팽창계수 및 소성 비선형 인장응력-변형률 곡선값을 적용하여 탄소성 구조해석을 수행함으로 고려합니다. 균열 비선형과 재료비선형을 모두 고려하여 배관의 LBB여유도(얼마만큼의 균열과 그 균열로 인해 생기는 누수의 정도를 허락할 것 인지)를 결정합니다.

J-T곡선으로 보는 LBB의 안전성