• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권5호
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• pp.19-27
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• 2023

본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 터빈 케이스의 컨테인먼트 성능 평가를 수행하였다. 충격 하중을 받는 구조물의 경우 변형률 속도가 증가함에 따라 유동 응력이 증가하기 때문에 충격 거동을 해석하기 위해서는 변형률 속도가 필수적으로 고려되어야 한다. 본 연구에서는 3가지 재료 모델(Cowper-Symonds, Johnson-Cook, Modified Johnson-Cook)을 충격 해석에 적용하고자 하였다. 해석에 적용된 재료 모델을 검증하기 위해서 알루미늄 6061 평판에 대한 충격 시험을 진행하였다. 실험과 해석 결과를 비교, 분석한 결과 Modified Johnson-Cook 모델이 가장 적은 오차를 보였다. 끝으로 해당 재료 모델을 터빈 케이스의 컨테인먼트 성능 평가에 적용하여 블레이드의 초기 속도에 따른 관통 여부와 충돌 부위에서 발생한 응력과 변형률을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권8호
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• pp.1045-1052
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• 2009

A calculation model is developed to predict the transient free surface flow on the containment floor following a loss-of-coolant accident (LOCA) of pressurized water reactors (PWR) for the use of debris transport evaluation. The model solves the two-dimensional Shallow Water Equation (SWE) using a finite volume method (FVM) with unstructured triangular meshes. The numerical scheme is based on a fully explicit predictor-corrector method to achieve a fast-running capability and numerical accuracy. The Harten-Lax-van Leer (HLL) scheme is used to reserve a shock-capturing capability in determining the convective flux term at the cell interface where the dry-to-wet changing proceeds. An experiment simulating a sudden break of a water reservoir with L-shape open channel is calculated for validation of the present model. It is shown that the present model agrees well with the experiment data, thus it can be justified for the free surface flow with accuracy. From the calculation of flow field over the simplified containment floor of APR1400, the important phenomena of free surface flow including propagations and interactions of waves generated by local water level distribution and reflection with a solid wall are found and the transient flow rates entering the Holdup Volume Tank (HVT) are obtained within a practical computational resource.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권4호
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• pp.1134-1145
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• 2021

A design parameter study is presented for the closed-loop type passive containment cooling system (PCCS) which is equipped with two heat exchangers: one installed at the inside of the containment and the other submerged in the water pool at the outside of the containment. A GOTHIC code model for PCCS performance analyses was set up and the design parameters such as the heat exchanger sizes, locations, and water pool tank volumes were analyzed to investigate the feasibility of installing this type of PCCS in PWRs like OPR-1000 being operated in Korea. We identified the size of the circulation loop and heat exchangers as major design parameters affecting the performance of PCCS. The analyses showed that the heat exchangers in the inside of the containment would be more influential on the heat removal capability of PCCS than that installed in the water pool at the outside of the containment. Hence, it was recommended to down-size the heat exchangers in the water pool to optimize PCCS without compromising its performance. Based on the parametric study, it was demonstrated that a closed-loop type PCCS could be designed sufficiently compact for installation in the available space within the containment of PWRs like OPR-1000.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.414-417
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• 2011

본 논문에서 Compressor 및 turbine 에서의 Blade failure등의 내부파손이 이를 둘러싸고 있는 케이스 내부에 머무르게 하는 엔진설계의 방법에 대한 이론 및 Simulation 등을 기술 하였다. 가장 무거운 부품 중에 하나인 케이스의 두께 최적화는, 항공기의 안정성뿐만 아니라 항공 효율을 높이기 위한 경량화의 목적을 위해서도 매우 중요한 설계목표 이다. 이러한 목적을 위하여 이론적 접근방법으로 에너지 밸런스 방법을 사용하였으며, 파손된 블레이드의 거동특성 및 영향성 평가를 위한 유한요소해석을 위하여 LS-DYNA가 사용 되어졌다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권3호
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• pp.281-291
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• 1995

이 연구의 목적은 수동형 격납용기 냉각계통의 용기 바깥표면이 건조 및 습한 조건일때 격납용기 내, 외벽에서 일어나는 열전달과정에 대한 실험적 자료를 얻는데 있다. 시험모델은 AP 600구조에 근거하여 격납용기의 둘레중 60$^{\circ}$부분만을 취하였다. 시험모델의 주요치수는 원형의 값을 대략 10분의 1로 축소한 것이다. 붕괴열을 모의하기 위하여 전기적으로 가열되는 증기발생기를 시험모델내에 설치하였다. 최대열유속은 8.91 kW/$m^2$ 이었다. 두 가지 형식의 시험이 수행되었다. 하나는 수막유동없이 공기만의 자연대류에 관한 시험이고 다른 하나는 수막유동과 공기의 자연대류가 동반된 증발열전달 시험이다. 시험결과 수막유동이 없는 경우 공기만의 자연대류 열전달 능력은 약 1.48 kW/$m^2$ 열유속에서 제한되고 있음을 알게 되었다 또한 수막유동과 공기의 자연대류가 동시에 일어나는 시험에서 열제거 능력은 현저히 향상됨을 알게 되었다 이들 열전달 측정치들을 기존 관계식들과 비교하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제44권3호
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• pp.249-260
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• 2012

Main focus of the combined nuclear research activities at Aachen University (RWTH) and the Research Center J$\ddot{u}$lich (J$\ddot{U}$LICH) is the experimental and analytical investigation of containment phenomena and processes. We are deeply convinced that reliable simulations for operation, design basis and beyond-design basis accidents of nuclear power plants need the application of so-called lumped-parameter (LP) based codes as well as computational fluid dynamics (CFD) codes in an indispensable manner. The LP code being used at our institutions is the GRS code COCOSYS and the CFD tool is ANSYS CFX mostly used in German nuclear research. Both codes are applied for safety analyses especially of beyond design accidents. Focal point of the work is containment thermal-hydraulics, but source term relevant investigations for aerosol and iodine behavior are performed as well. To increase the capability of COCOSYS and CFX detailed models for specific features, e.g. recombiner behavior including chimney effect, building condenser, and wall condensation are developed and validated against facilities at different scales. The close connection between analytical and experimental activities is notable and identifying feature of the RWTH/J$\ddot{U}$LICH activities.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제1권4호
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• pp.211-226
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• 2015

Membrane type Mark III cargo containment system (CCS) is considered in this study to investigate its strength capability under applied loads due to liquefied natural gas (LNG) cargo. A rectangular plated structure supported by inner hull structure is exemplified from Mark III CCS according to classification society's guidance and it is assumed as multi-layered structure by stacking plywood, triplex, reinforced polyurethane (PU) foam and series of mastic upon inner hull structure. Commercially available general purpose finite element analysis package is used to have reliable FE models of Mark III CCS plate. The FE models and anisotropic failure criteria such as maximum stress, Hoffman, Hill, Tsai-Wu and Hashin taking into account the direction dependent material properties of Mark III CCS plate components and their material properties considering a wide variation of temperature due to the nature of LNG together form the strength analysis procedure of Mark III CCS plate. Strength capability of Mark III CCS plate is understood by its initial failure and post-initial failure states. Results are represented in terms of failure loads and locations when initial failure and post-initial failures are occurred respectively. From the results the basic design information of Mark III CCS plate is given.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제2권1호
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• pp.49-62
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• 1999

해상에서의 선박의 충돌이나 좌초로 인한 유출사고시 오일붐은 기름의 확산을 방지하고 유출된 기름을 일정한 두께로 모아 유회수기(oil skimmer)의 회수효율을 높이는 목적으로 사용되고 있다. 해상에 설치된 오일붐은 조류속도, 파고, 풍속 등 다양한 해상조건에 따라 보유성능(oil-containment capability)에 영향을 받는다. 본 연구에서는 오일붐의 성능평가 기법 개발의 일환으로 1998년 4월 20일부터 30일까지 10일 동안 여수 우암 앞바다에서 고형식, 총기팽창식, 자동팽창식 오일붐 등 3종류를 대상으로 실해역에서의 조류속도, 풍속, 파고, 선박의 예인속도 등 해양조건에 따른 오일붐의 거동 및 월파현상을 분석하고, gap ratio에 따른 오일붐의 장력을 계측하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제1권1호
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• pp.29-38
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• 1998

본 논문은 조류와 파랑중에서의 유벽의 성능에 관하여 저자들이 지난 수년간 수행한 연구 견과론 요약하여 수록하고 있다. 유벽의 성능 파악을 위해서 조류중 유벽의 누출개시 속도 예측, 파랑중 운동, 조류중 스커트의 변형에 관한 연구를 수행 하였다. 그 결과 해상 조건에서 유벽이 효과적인 보유 장비로서 활용되기 위해서는 그 보유 성능의 향상이 절대적으로 필요하다는 결론을 얻었다. 유벽의 보유 성능을 향상시키기 위한 한 방편으로 유벽을 이중으로 설치하는 방식의 효용성을 검토하였다. 연구를 통하여 동일한 형상의 유벽을 이중으로 적절히 설치함으로써 유벽의 보유 성능을 현격히 증대시킬 수 있다는 것을 입증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2696-2707
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• 2021

The purpose of this study is to investigate the efficiency of various structural modeling schemes for evaluating seismic performances and fragility of the reactor containment building (RCB) structure in the advanced power reactor 1400 (APR1400) nuclear power plant (NPP). Four structural modeling schemes, i.e. lumped-mass stick model (LMSM), solid-based finite element model (Solid FEM), multi-layer shell model (MLSM), and beam-truss model (BTM), are developed to simulate the seismic behaviors of the containment structure. A full three-dimensional finite element model (full 3D FEM) is additionally constructed to verify the previous numerical models. A set of input ground motions with response spectra matching to the US NRC 1.60 design spectrum is generated to perform linear and nonlinear time-history analyses. Floor response spectra (FRS) and floor displacements are obtained at the different elevations of the structure since they are critical outputs for evaluating the seismic vulnerability of RCB and secondary components. The results show that the difference in seismic responses between linear and nonlinear analyses gets larger as an earthquake intensity increases. It is observed that the linear analysis underestimates floor displacements while it overestimates floor accelerations. Moreover, a systematic assessment of the capability and efficiency of each structural model is presented thoroughly. MLSM can be an alternative approach to a full 3D FEM, which is complicated in modeling and extremely time-consuming in dynamic analyses. Specifically, BTM is recommended as the optimal model for evaluating the nonlinear seismic performance of NPP structures. Thereafter, linear and nonlinear BTM are employed in a series of time-history analyses to develop fragility curves of RCB for different damage states. It is shown that the linear analysis underestimates the probability of damage of RCB at a given earthquake intensity when compared to the nonlinear analysis. The nonlinear analysis approach is highly suggested for assessing the vulnerability of NPP structures.