• Nuclear Engineering and Technology
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• 제14권4호
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• pp.186-195
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• 1982

SYSRAN code를 사용하여 고리 1호기의 중기배관파열사고를 분석하였다. SYSRAN code는 중성자출력과 열선속계산은 각각 점근사 중성자 운동방정식과 집중정수 모형을 이용하고 냉각수 계통 과도현상에 대해서는 전 계통을 균일한 압력으로 취급하여 질량 및 에너지 평형방정식을 이용하여 계산한다. 사고 결과를 심각하게 만드는 노심상태로 부냉각재 온도계수가 커지는 노심말기와 증기발생기의 유체함량이 가장 많은 고온 정지상태를 호기조건으로 하여, 격납용기외부의 가장 큰 배관면적인 1.4f $t^2$ 크기의 증기배관이 파열되었을때 Moody critical flow model에 따라 증기가 방출된다고 가정하여 분석하였다. 그 결과 노심의 최대 열선속은 사고후 60초에 정상상대의 38%로서 FSAR의 26%에 비해 높은 값을 나타냈으나 모든 과도현상의 경향은 FSAR의 결과와 잘 일치하였다. 민감도 조사결과 이 사고는 냉각재밀도 계수와 노심 하부공간혼합인자에 가장 민감한 것으로 나타났다. B bank중 한 개의 RCCA가 완전인출 상태에서 노심에 삽입되지 않았다고 가정했을 경우의 FSAR 분석결과인 $F_{$\Delta$H}$를 3.66으로 Fz를 1.55로 하여 DNBR을 계산해 본 결과, 최소 DNBR은 1.62가 되어 핵연료의 손상은 예상되지 않았다. 점근사중성자 운동방정식, 집중 정수모형 및 질량과 에너지평형 방정식을 이용한 계통 과도 현상모델은 발전소 전 계통의 과도 현상의 경향을 연구하는데 적합한 것으로 밝혀졌다.구하는데 적합한 것으로 밝혀졌다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1802-1813
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• 2023

Conjugate heat transfer between liquid metal and solid is a common phenomenon in a liquid-metal-cooled fast reactor's fuel assembly and heat exchanger, dramatically affecting the reactor's safety and economy. Therefore, comprehensively studying the sophisticated conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor is profound. However, it has been evidenced that the traditional Simple Gradient Diffusion Hypothesis (SGDH), assuming a constant turbulent Prandtl number (Pr_t,, usually 0.85 - 1.0), is inappropriate in the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of liquid metal. In recent decades, numerous studies have been performed on the four-equation model, which is expected to improve the precision of liquid metal's CFD simulations but has not been introduced into the conjugate heat transfer calculation between liquid metal and solid. Consequently, a four-equation model, consisting of the Abe k - ε turbulence model and the Manservisi k_𝜃 - ε_𝜃 heat transfer model, is applied to study the conjugate heat transfer concerning liquid metal in the present work. To verify the numerical validity of the four-equation model used in the conjugate heat transfer simulations, we reproduce Johnson's experiments of the liquid lead-bismuth-cooled turbulent pipe flow using the four-equation model and the traditional SGDH model. The simulation results obtained with different models are compared with the available experimental data, revealing that the relative errors of the local Nusselt number and mean heat transfer coefficient obtained with the four-equation model are considerably reduced compared with the SGDH model. Then, the thermal-hydraulic characteristics of liquid metal turbulent pipe flow obtained with the four-equation model are analyzed. Moreover, the impact of the turbulence model used in the four-equation model on overall simulation performance is investigated. At last, the effectiveness of the four-equation model in the CFD simulations of liquid sodium conjugate heat transfer is assessed. This paper mainly proves that it is feasible to use the four-equation model in the study of liquid metal conjugate heat transfer and provides a reference for the research of conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.571-578
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• 2017

원자로 내 사고발생 시 냉각수의 비등으로 기포가 발생하고, 기포율을 측정하기 위하여 열수력 안전 분야에서는 주로 Optical Fiber Probe(OFP)나 광학 카메라를 이용하여 측정하지만 기하학적 구조의 한계로 인해 $17{\times}17$ 배열의 봉 다발 내에 장비를 설치하는 것에는 어려움이 있다. 본 연구는 예비 연구로서 봉 다발에 적용하기 전 X선 시스템과 다양한 모사 팬텀을 이용하여 연구 가능성 평가를 수행하였다. 라디오그라피 및 토모그라피 실험을 통해 X선 발생 장치의 관전압 130 kVp, 관전류 1 mA가 적합하였다. 또한, 기포 해상도 팬텀을 통해 가시적으로 1 mm 크기의 구멍에 대해 측정이 가능하였으며 막대 팬텀을 이용한 대조도 평가의 경우 프레온 내부에서 대조도가 상대적으로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 그러나 영상 재구성 시 일그러짐이 없는 좋은 영상을 획득할 수 있었다. 기포 발생 팬텀 실험을 통해 기포의 유동 방향 확인 및 단층 영상을 획득할 수 있었고, Image J 툴을 이용하여 하나의 단층영상에 대해 18 %의 기포율을 측정할 수 있었다. 본 연구는 핵연료 주변 기포율 측정을 위한 선행 연구를 수행하였고 지속적인 연구를 위한 기초 연구로서 활용할 수 있을 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권10호
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• pp.2204-2220
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• 2020

An open-pool type research reactor is designed and operated considering the accessibility around the pool top area to enhance the reactor utilization. The reactor structure assembly is placed at the bottom of the pool and filled with water as a primary coolant for the core cooling and radiation shielding. Most radioactive materials are generated from the fuel assemblies in the reactor core and circulated with the primary coolant. If the primary coolant goes up to the pool surface, the radiation level increases around the working area near the top of the pool. Hence, the hot water layer is designed and formed at the upper part of the pool to suppress the rising of the primary coolant to the pool surface. The temperature gradient is established from the hot water layer to the primary coolant. As this temperature gradient suppresses the circulation of the primary coolant at the upper region of the pool, the radioactive primary coolant rising up directly to the pool surface is minimized. Water mixing between these layers is reduced because the hot water layer is formed above the primary coolant with a higher temperature. The radiation level above the pool surface area is maintained as low as reasonably achievable since the radioactive materials in the primary coolant are trapped under the hot water layer. The key to maintaining the stable hot water layer and keeping the radiation level low on the pool surface is to have a stable flow of the primary coolant. In the research reactor with a downward core flow, the primary coolant is dumped into the reactor pool and goes to the reactor core through the flow guide structure. Flow fields of the primary coolant at the lower region of the reactor pool are largely affected by the dumped primary coolant. Simple, circular, and duct type discharge headers are designed to control the flow fields and make the primary coolant flow stable in the reactor pool. In this research, flow fields of the primary coolant and hot water layer are numerically simulated in the reactor pool. The heat transfer rate, temperature, and velocity fields are taken into consideration to determine the formation of the stable hot water layer and primary coolant flow. The bulk Richardson number is used to evaluate the stability of the flow field. A duct type discharge header is finally chosen to dump the primary coolant into the reactor pool. The bulk Richardson number should be higher than 2.7 and the temperature of the hot water layer should be 1 ℃ higher than the temperature of the primary coolant to maintain the stability of the stratified thermal layer.

• 방사성폐기물학회지
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• 제16권2호
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• pp.233-242
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• 2018

본 연구에서는 탄소강 심부시추공 처분용기가 가지는 고온에서의 물성 저하와 내부식성 문제 등을 해결하기 위하여, 열전도도가 우수한 SiC를 이용한 심부시추공 처분용기의 제작 가능성을 살펴보았다. 먼저 사용후핵연료 집합체 1다발을 수용할 수있는 심부시추공 처분용기를 설계하였으며, 설계된 처분용기는 내부 SiC 기밀용기와 취급 편의와 심부정치를 위한 외부 스테인리스 용기로 구성하였다. 그리고 SiC 세라믹 용기의 제작 가능성을 확인하기 위해, 1/3 규모의 소형 SiC 용기를 실제 제작하였다. 제작된 SiC 용기에서 시편을 추출하여 열전도도를 측정하였으며, KURT 지하 $70^{\circ}C$ 고온조건에서 3년간 내구성 시험도 실시하였다. 그 결과 SiC는 $100^{\circ}C$에서도 $70W{\cdot}m^{-1}{\cdot}K^{-1}$ 이상의 열전도도를 보였으며, 내구성 시험 후에도 변화가 전혀 보이지 않았다. 따라서 SiC는 높은 열전도도와 우수한 내부식성을 갖고 있어, 심부시추공 처분용기 재료로 적합하다고 보았다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권4호
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• pp.562-570
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• 1995

근래의 ABB/CE형 가압경수로들은, 정상운전 및 예상운전과도상태 중에 허용핵연료설계제한치가 위배되는 것을 방지하기 위하여, 노심 운전상태를 감시하는 디지탈노심감시계통, COLSS(Core Oper-ating Limit Supervisory System)를 보유하고있다. COLSS의 주요 기능 중 하나는. 측정되는 운전조건에 대한 최소 핵비등이탈률을 계산하여, 핵비등이탈에 대한 과출력여유도를 감시하는 것이다. COL-SS에서 최소 핵비등이탈률을 계산하는데 사용되는 CETOP-D 모델은 상세부수로분석코드인 TORC 모델에 대해 보수적으로 벤치마킹되며, 보정상수로서 고온집 합체의 입구유량인자를 사용하고 있다. 본 연구에서는 CETOP-D 입구유량인자를 가장 제한적인 운전조건에서 보수적인 단일 값으로 결정하는 ABB/CE 방법을 배제하고, 운전조건에 따른 CETOP-D 입구유량인자 변화를 상관식형태로 결정하는 “CETOP-D 입구유량인자 최적화기법”을 개발하였다. 개발된 방법을 영광 3,4호기 초기노심의 노심운전영역에 적용한 결과, 기존의 ABB/CE 방법에 비하여 정상운전영역에서 핵비등이탈에 대한 과출력여유도가 2% 가량 증가하였다.