액적충돌침식은 증기나 공기에 포함된 액적이 금속 소재에 고속으로 충돌할 때 모재가 손상되는 현상이다. 액적충돌침식 손상은 증기터빈이나 빗방울과 부딪치는 항공기에서 주로 발생되어 왔으나 최근에는 원전 배관에서도 발생하고 있다. 원전 배관 중에서도 특히 높은 압력강하가 발생하고 2상 증기가 흐르는 배관에서 주로 발생한다. 실제 2011년 초반 국내 한 원전에서는 2상 증기가 흐르는 배관에서 액적충돌침식 손상으로 인한 누설이 발생한 바 있다. 본 논문에서는 액적충돌침식 손상이 발생한 배관에 대하여 손상을 억제할 수 있는 설계변경 방안에 관한 연구를 수행하였다. 설계변경은 유체 유동측면에서 분석하였으며, 상용 수치해석 코드인 FLUENT를 이용하였다.
Liquid droplet impingement erosion (LDIE) is caused by the impact of high-velocity droplets entrained in steam or air on metal. The degradation caused by the LDIE has been experienced in steam turbine internals and high-velocity airplane components (particularly canopies). Recently, LDIE has also been observed in the pipelines of nuclear plants. LDIE among the pipelines occurs when two-phase steam experiences a high pressure drop (e.g., across an orifice in a line to the condenser). In 2011, a nuclear power plant in Korea experienced a steam leak caused by LDIE in a pipe through which a two-phase fluid was flowing. This paper describes a study on the design change of a pipe affected by LDIE in order to mitigate the damage. The design change has been reviewed in terms of fluid dynamics by using the FLUENT code.
