평판형 증발부를 갖는 루프히트파이프(LHP)에 대한 정상상태 해석모델을 제시하였다. 관련문헌의 고찰에 기초하여 LHP 의 주요 부분인 증발부, 액체저장조(보상챔버), 증기이송관, 액체이송관 및 응축부에서 온도와 압력을 예측할 수 있도록 계산과정을 제시하였으며, LHP 에서 유일하게 모세관 구조물을 가지는 증발부의 해석에 중점을 두었다. 증발부에서 액체 -기체 경계면 부근에서 압력과 온도의 영향을 고려하기 위해 박막이론을 사용하였으며, 수정된 기체분자운동이론에서 응축경계면 온도를 산정하는데 있어서 독특한 방법을 도입하였다. 응축부에서는 상변화 경계면을 단순화하여 처리함으로써 응축부 형상 변화에 상대적인 융통성을 구비하도록 하였다. 본 연구의 LHP 정상상태 해석 모델은 문헌 상의 실험결과에 의해 타당성이 증명되었다. 해석모델에 의한 예측치는 실험치와 비교할 때 절대온도를 기준으로 최대 상대오차 3% 이내로서 합리적으로 잘 일치하였다.
가압유동층 연소 유닛은 1~1.5 MPa, 연소 온도 850~87$0^{\circ}C$ 조건으로 운전된다. 가압 석탄 연소 시스템은 전열관을 통한 열전달로 증기를 생산하며 가스터빈으로 공급될 고온 가스를 생산한다. 가스 중의 고체 잔류물에 의한 가스터빈의 성능 저하 때문에 가스 정제가 매우 중요하며 석탄과 흡수제 및 연소 공기를 가압하여야 하고 배가스와 회 제거 시스템에서는 감압을 해야 하기 때문에 운전이 다소 복잡하다. 증기터빈 대 가스터빈에서 생산되는 전력의 비율은 약 80:20이고 모든 부하 범위에서 연소기와 가스터빈이 서로 적절히 조화를 이루어야 하기 때문에 PFBC와 복합 사이클 발전 루트는 독특한 제어 방식을 갖는다. 유동층에 적용할 수 있는 가스의 최대 온도는 회 융점에 의해 제한을 받기 때문에 가스터빈은 일반 가스터빈에 비해 좀 특별하다고 할 수 있다. 회의 용융이 일어나지 않도록 하기 위한 최대 허용 가스 온도는 약 90$0^{\circ}C$이다. 가스터빈의 높은 압력비 때문에 압축시 인터쿨링을 사용하며 이는 상대적으로 낮은 터빈 입구의 온도를 상쇄하기 위한 것이다.
이 연구는 가압경수로의 원자로 다운커머내에서 과도냉각시 직접용기주입에 따른 유체혼합현상을 가압열충격의 견지에서 시험모델을 사용하여 조사한 것이다. 시험모델은 ABB-CE System80+ 원자로 구조에 근거하여 설계되었다. 이 원자로에 대한 가능성 있는 가압열충격 사고로서 콜드레그 소형파단 냉각재 상실사고와 주중기관 판단 사고가 선정되었다. 시험은 두 부분으로 구성되는데 첫째 부분은 원자로 다운커머에서 직접용기 주입수와 기존냉각재간의 유체혼합을 가시화법에 의하여 시험한 것이고, 둘째 부분은 별도의 시험모델에서 직접용기주입에 따른 열적혼합을 시험한 것이다. 가시화 시험에서는 과도적 냉각기간중 직접용기 주입수와 1차 냉각재간의 물리적 상호작용이 밝혀졌다. 열적혼합시험에서는 소형파단 냉각재 상실사고시 직접용기주입에 의한 심한 냉각현상이 다운커머내서 관찰되었다. 측정된 온도곡선은 소형파단 냉각재 상실사고에 대하여 REMIX 로드, 증기관 파단사고에 대하여는 COM-MIX-1B 코드에 의한 계산과 비교되었다.
본 논문은 가압 경수형 원자로의 제어봉 이탈사고와 같이 공간 의존적 과도특성 해석에 필히 요구되는 가상적 사고 분석을 위한 핵적 동특성 코드의 개발을 위한 것이다. 본 논문에서는 1.5군 중성자 화산 방정식에 의거한 수정형 Borresen 모형을 핵적 동특성 모델로 잡고 이를 공간의존적 과도특성해석에 응용할 수 있도록 수식화 하여 고리 1호기 초기 노심의 가상적인 제어봉 이탈 사고해석에 응용했다. 본 사고 해석에 채택한 수정형 Borresen 모형에 대한 계산 정밀도의 검증을 위해 출력 분포 및 제어봉가등 계산결과를 고리 1호기 초기 노심의 노물리 실험자료와 비교했고 공간의존적 사고해석에 있어서 중시되는 핵적 동특성 방정식의 계산 효율성을 검토했다. 그리고 이 결과를 토대로 수정형 Borresen 모형이 제어봉 이탈사고, 증기관 파탄사고 등과 같은 공간의존적 사고해석에 유용하게 이용될 수 있다는 것을 보였다.
본 논문에서는 간접 유도가열 되는 보일러 시스템과 주파수 범위가 20〔KHz〕에서 50〔KHz〕사이에서 작동되는 전압형 직렬공진 고주파인버터를 이용하여 열 기체를 발생시키는 전압형 공진형 인버터에 관하여 설명하였다. 얇은 스텐레스 판재가 서로 스폿 용접되어 연결되어있고 기포성 적층형 충진발열체로 특수하게 설계된 유도 가열기는 외부에 워크 코일로 감겨져 있는 불소수지계의 절연용기 안에 삽입되어있다. 이 워크 코일은 공진형인버터와 연결되어 있으며 유도가열기를 통해 흐르는 관 유체를 1단가열부에서 저압의 포화증기를 2단가열부에서 열방사성 증발유체를 생성하는 본 시스템의 성능 및 효용성을 실용적인 측면에서 논의하고 평가한다.
원전 운전 중 2차계통 구성재료가 부식되어 철 산화물이 증기발생기 내부로 유입된다. 유입된 철산화물은 고온고압의 환경에서 침적되어 슬러지가 된다. 침적된 슬러지는 증기발생기 전열관 재료에 응력부식균열(SCC)을 일으키는 주원인으로 원전에서는 철 산화물의 유입을 최소화하기 위해 기동전 2차계통을 순환 세정하고 있다. 해외 원전에서는 고분자 아크릴산(Polyacrylic Acid)을 순환세정시 주입함으로써 2차계통 철 산화물 제거 효율을 높인 사례가 있었다. 이에 우리 원전에서도 기동전 순환세정시 고분자 아크릴산을 주입 적용하였다. 고분자 아크릴산 주입 전 필수적으로 이뤄져야할 연구는 고분자 아크릴산이 재료에 미치는 영향평가이다. 본 연구에서는 고분자 아크릴산 농도(1, 10, 100 ppm)에 따라 2차계통 구성재료인 SA106 Gr.B와 Alloy 690의 건전성에 미치는 영향를 수행하였다. 평가방법으로는 전기화학 분극실험, 시편을 침지시켜 실험 전, 후 무게 감량을 이용한 부식률 측정, 표면 상태분석등을 이용하여 종합적으로 평가하였다. 전기화학 분극실험과 부식률 측정결과, 고분자 아크릴산 농도가 높을수록 부식은 증가하였고 고분자 아크릴산 농도 100 ppm일 때 최대 부식률이 0.037 mils로 계산되었다. 이는 부식허용 기준치(5.8 mils)보다는 100배이상 낮았으며 표면분석 결과 고분자 아크릴산으로 인한 pitting 부식은 발생하지 않았다. 이와 같은 결과로 기동시 환경에서 고분자 아크릴산 농도 100 ppm까지는 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.
원전 계획예방정비기간 증기발생기 수실작업 등은 매우 높은 방사선량율을 보이는 지역으로, 짧은 시간 동안 작업으로 종사자는 높은 피폭을 받을 가능성이 있다. 특히, 방사성물질과 접촉작업을 하는 손 부위에서 고피폭이 예상된다. 이런 점을 고려하여 2004년 수행된 국내 원전의 복수선량계 알고리즘 적용성 시험의 TLD 판독결과를 이용하여 고피폭 접촉 작업의 방사선장을 분석하였다. 그 결과, 원전 고피폭 접촉작업의 입사방사선장은 고에너지 광자(High Energy Photon Field)에 의한 피폭으로 해석되었다. 한편 2009년 울진 4호기 계획예방정비기간 S/G 정비작업과 월성 1호기 압력관 교체작업에 참여한 방사선작업종사자에 대해 말단선량 현황과 방사선장을 분석하기위한 현장시험을 실시하였다. 그 결과 입사방사선장은 고에너지 방사선장으로 확인되었다.
본 논문에서는 전자기 유한요소 해석을 통하여 원전 증기발생기(SG, steam generator) 세관의 결함 크기 변화에 따른 배열 와전류 프로브의 와전류탐상 특성을 해석하였다. 프로브의 전자기적 특성을 해석하기 위하여 맥스웰 방정식을 이용하여 지배방정식을 유도하였고, 이를 3차원 전자기 유한요소법을 이용하여 문제를 해석하였다. 해석을 위해 선정한 결함은 평저공(FBH, flat bottomed hole) 결함을 선정하였다. FBH결함에 대해 결함의 위치를 관의 외부표면에 존재하게 하고 결함의 깊이는 세관 두께의 20%, 40%, 60%, 80%, 100%로 하였다. 또한 결함의 크기변화 및 시험주파수를 100 kHz, 300 kHz, 400 kHz로 변화시켜 해석하였다. 해석 대상으로는 원자력발전소 증기발생기 세관으로 사용되고 있는 Inconel 600 도체관을 사용하였다. 본 논문을 통하여 결함형상, 깊이 및 크기, 시험주파수의 변화에 따른 탐상신호의 변화를 확인할 수 있었다. 본 논문의 결과는 배열 와전류 프로브의 와전류탐상 신호 평가시 도움이 될 것이다.
지하철 공사장 인근에서 천공작업 중 부주의로 지하에 매설된 도시가스 배관에 구멍을 발생시켜 새어 나온 가스가 우수관 및 하수관을 통하여 지하 공사장 내부로 유입 정전기 등의 점화원과 접촉 폭발할 경우 피해 영향범위 및 위협구역을 ALOHA 프로그램에 적용 산정하였다. 도시가스 배관의 길이,직경 및 압력 등 다양한 조건을 입력하여 위협구역 산정결과 증기구름 가연성지역의 Red Zone는 1.2~1.4km, 폭발지역의 Yellow Zone는 0.8~1.0km 및 제트화재의 Red Zone는 45~61m로 나타났다. 이 연구에서는 증기구름의 가연성 지역에서 농도와 조건이 적절히 조합된 상태이면 가연성을 증가시키고, 폭발지역 내부에서는 유리창이 깨질 수 있는 압력인 1.0psi로 폭발이 일어날 수 있으며, 제트화재인 경우에는 높은 온도와 열복사가 발생 주위 건물 밀집지역으로 화재가 빠르게 확산할 뿐만 아니라 열복사 영향으로 많은 인명피해가 발생할 수 있음을 영향범위 및 위협구역 범위로 나타내었다.
이 연구(硏究)는 조기강도증진(早期强度增進)을 위한 목적(目的)으로 염화칼슘, 조강감수분산제(早强減水分散劑), 증기양생(蒸氣養生) 온도별(溫度別)로 구분하여 콘크리트의 강도특성(强度特性)을 보통시멘트 콘크리트와 비교(比較)하여 그 성질(性質)을 구명(究明)함으로써 콘크리트의 효율적인 사용(使用)을 위한 기초자료(基礎資料)를 마련하는데 있으며, 이 연구(硏究)에서 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 조강감수분산제(早强減水分散劑)는 최적정 첨가량인 시멘트 중량의 0.75% 첨가량에서 10%정도의 감수효과(減水效果)를 보였으나, 염화칼슘은 물-시멘트비(比)에 영향을 거의 미치지 않았다. 2. 압축(壓縮) 및 인장강도(引張强度)는 보통시멘트 콘크리트에 비하여 염화칼슘은 시멘트 중량의 2.0%에서 125%, 143% 조강감수분산제(早强減水分散劑)는 시멘트 중량의 0.75%에서 120%, 140% 최대강도(最大强度)를 나타내었으며 그 이상 첨가하면 강도가 저하하는 경향을 보였다. 3. 증기양생(蒸氣養生)에서 $60^{\circ}C$ 양생시의 경우에는 재령(材齡)이 증가함에 따라 강도의 증가현상을 보였으나, $100^{\circ}C$ 양생시 재령(材齡) 1(일)日에서는 보통시멘트 콘크리트보다 2배(培)정도의 강도증가를 나타내었고 재령(材齡) 7일(日) 이후에는 보통시멘트 콘크리트와 비슷한 강도증가(强度增加) 현상(現象)을 보였다. 4. 보통시멘트 콘크리트, 염화칼슘 및 조강감수분산제(早强減水分散劑)를 첨가한 콘크리트와 증기양생(蒸氣養生)을 한 콘크리트의 압축(壓縮) 및 인장강도(引張强度)와의 상관성을 검토한 바 직선형으로 나타났으며 각각 고도의 유의성(有意性)이 인정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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