원자력 발전소용 압력용기 지지구조의 지진해석 응답 특성 비교

키워드

확장요약문

원자력 발전소 설비 지지구조는 설계계산서에서 설비 중량에 계수를 곱한 등가정적(ES) 하중으로 검토하는 경우가 많으나, 이 방법은 구조물의 동특성과 지진기록의 시간적 변화를 직접 반영하지 않는다.

본 연구에서는 실린더 랙과 탱크 지지대(Fig. 1(a), (b))에 대하여 구조물별로 같은 쉘 유한요소모델로 ES 해석, 시간이력해석(THA), PSD 기반 랜덤진동해석을 수행하였다. ES 해석은 계산서의 수평계수 1.056 g를 모델 전체 질량에 적용하였고, 동적해석에는 El Centro NS 기록을 X:Y:Z = 1:1:2/3으로 동시에 가하였다.

대표 등가응력은 두 구조물 모두 ES, THA, PSD 3σ의 순이었으며, THA에 대한 ES의 비는 응력 2.59(실린더 랙)와 2.10(탱크 지지대), 앵커 1개소당 인장력 4.12와 2.45였다. 관성하중을 설비 질량에만 적용하면 응력은 1.1 % 이내로 변하였으나 수평 기초하중과 앵커 인장력은 최대 27.2 %, 33.5 % 감소하였다.

계산서 계수는 주기와 무관한 상수이나, 1차 고유진동수(10.14 Hz, 19.92 Hz)에서 입력기록의 스펙트럼가속도(감쇠비 3 %)는 0.650 g, 0.521 g로 이보다 작았다. 이를 계수로 사용하면 응력비는 1.59와 1.04, 앵커 인장력비는 2.36과 1.13으로 줄었다(Fig. 1(c)). 다만 실린더 랙의 비틀림모멘트(0.83)와 탱크 지지대의 변위 (0.97)는 THA보다 작아 본 입력에서는 약 1.2배의 여유계수가 필요하였다. 고유진동수를 반영한 계수에 여유계수를 함께 적용하면 계산서 절차의 과대평가를 줄일 수 있으며, 여유계수는 여러 입력기록으로 추가 검토할 예정이다.