최근 방사선 안전 사고로 인해 밀봉 공정의 신뢰성에 대한 관심이 집중되었습니다. 산업용 방사선 촬영에 사용되던 세슘-137 캡슐이 미세 누출로 인해 방사성 물질을 방출하기 시작했습니다. 컴퓨터 단층 촬영과 유한 요소 시뮬레이션을 통해 수행된 법의학 분석 결과, 근본 원인은 제조 공정 중 순간적인 전력 변동으로 인한 레이저 용접의 용입 부족으로 확인되었습니다.
기술 작업 흐름: 포인트 클라우드에서 피로 분석까지 🔬
공정은 RealityCapture를 사용하여 결함이 있는 캡슐을 디지털화하여 고정밀 디지털 트윈을 생성하는 것으로 시작되었습니다. 이 모델은 Volume Graphics로 가져와 미세 기공도와 용접 비드의 연속성을 분석했습니다. 3D 재구성 결과 실링 둘레의 12%에서 불완전한 용융 영역이 나타났습니다. 이후 결함 형상을 Ansys로 내보내 레이저 열 사이클을 시뮬레이션했습니다. 열 피로 모델은 전력 변동으로 인해 불균일한 냉각 구배가 발생하여 접합부 계면에서 재료의 항복 강도를 초과하는 잔류 응력이 생성되고 미세 균열이 전파되는 것을 밝혀냈습니다.
파괴 시험 대비 예측 시뮬레이션의 가치 ⚙️
이 사례는 원자력 산업에서 재료 피로 시뮬레이션이 왜 중요한지 보여줍니다. 전통적인 파괴 시험(인장 또는 굽힘 시험 등)은 캡슐의 기계적 강도를 검증했을 수 있지만, 내부 미세 기공이나 국부적인 잔류 응력을 절대 감지하지 못했을 것입니다. 3D 시뮬레이션은 열 및 주기적 기계적 응력 하에서 재료의 거동을 모델링함으로써 누출이 발생하기 전에 이러한 숨겨진 결함을 예측할 수 있게 하여, 용기를 파괴할 필요 없이 추가적인 안전 장벽을 제공합니다.
3D 피로 시뮬레이션 방법론을 통해 기존의 압력 시험에서 나타나기 전에 핵 캡슐 용접부의 숨겨진 결함을 감지할 수 있습니다.
(추신: 재료 피로는 10시간 시뮬레이션 후의 당신의 상태와 같습니다.)