• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.263-268
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• 2000

원자력 압력용기의 건전성 평가 및 안전성 확보에 대한 관심은 1978년 미국 Rancho Seco 발전소에서 발생한 가압열충격 사고로 인해 크게 부각되기 시작하였다. 가압열충격(Pressurized Thermal Shock： PTS)이란 계통의 압력이 높은 상태이거나 증가중인 상태에서 급속한 냉각과 과도한 냉각이 발생하는 것을 의미한다. 이러한 냉각에 의해 원자로용기 외벽보다 내벽이 빨리 냉각되어 상당한 온도구배가 발생하고 이 온도구배에 따라 용기 내벽에 최대인장 열응력이 발생한다.(중략)

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.283-288
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• 1996

Direct safety injection into the reactor vessel downcomer annulus(DVI) is a fundamental feature of the KNGR(Korean Next Generation Reactor) four-train safety injection system. The numerical analysis of thermal mixing of ECC(Emergency Core Cooling) water through DVI with the water in the RVDC(Reactor Vessel Downcomer) annulus has been performed, in order to study the impact of nozzle location on the pressurized thermal shock and safety analysis. The results of this study show that the thermal mixing due to the natural circulation induced by the limiting accident conditions is sufficient to prevent temperature in the RVDC from dropping to the level of concern for PTS. When the DVI nozzle is located right above the cold leg, the temperature distribution at the outlet of flow field is most uniform. The tool used for numerical analysis is CFDS-FLOW3D.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권6호
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• pp.1423-1432
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• 2016

The integrity of a reactor pressure vessel (RPV) related to pressurized thermal shocks (PTSs) has been extensively studied. This paper introduces an integrity assessment of an RPV subjected to a PTS transient based on the French codes. In the USA, the "screening criterion" for maximum allowable embrittlement of RPV material is developed based on the probabilistic fracture mechanics. However, in the French RCC-M and RSE-M codes, which are developed based on the deterministic fracture mechanics, there is no "screening criterion". In this paper, the methodology in the RCC-M and RSE-M codes, which are used for PTS analysis, are firstly discussed. The bases of the French codes are compared with ASME and FAVOR codes. A case study is also presented. The results show that the method in the RCC-M code that accounts for the influence of cladding on the stress intensity factor (SIF) may be nonconservative. The SIF almost doubles if the weld residual stress is considered. The approaches included in the codes differ in many aspects, which may result in significant differences in the assessment results. Therefore, homogenization of the codes in the long time operation of nuclear power plants is needed.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권9호
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• pp.1380-1387
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• 2003

When a cold HPSI (High pressure Safety Injection) fluid associated with an overcooling transient, such as SGTR (Steam Generator Tube Rupture), MSLB (Main Steam Line Break) etc., enters the cold legs of a stagnated primary coolant loop, thermal stratification phenomena will arise due to incomplete mixing. If the stratified flow enters the downcomer of the reactor pressure vessel, severe thermal stresses are created in a radiation embrittled vessel wall by local overcooling. As general thermal-hydraulic system analysis codes cannot properly predict the thermal stratification phenomena, RG 1.154 requires that a detailed thermal-mixing analysis of PTS (pressurized Thermal Shock) evaluation be performed. Also. previous PTS studies have assumed that the thermal stratification phenomena generated in the stagnated loop side of a partially stagnated primary coolant loop are neutralized in the vessel downcomer by the strong flow from the unstagnated loop. On the basis of these reasons, this paper focuses on the development of a 3-dimensional thermal-mixing analysis model using PHOENICS code which can be applied to both partial and total loop stagnated cases. In addition, this paper verifies the fact that, for partial loop stagnated cases, the cold plume generated in the vessel downcomer due to the thermal stratification phenomena of the stagnated loop is almost neutralized by the strong flow of the unstagnated loop but is not fully eliminated.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제24권1호
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• pp.86-97
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• 1992

이 논문의 목적은 C-E System 80+ 원자로에서의 직접용기주입 설계를 가압 열 충격의 견지에서 평가하는 것이다. 영의 출력에서의 주증기관 파단과 0.05 ft$^2$면적의 소형파단 냉각재상실사고가 가능성있는 가압열충격 사고로 선정되었다. 원자로 다운카머 영역에서의 유체 성층효과를 예측하기 위하여 주증기관 파단사고에 대하여는 COMMIX-IB 전산코드를, 그리고 0.05 ft$^2$소형파단 냉각재상실사고에 대하여는 REMIX 전산코드를 사용하여 유체혼합해석이 수행되었다. 압력과 온도의 과도변화를 받는 원자로용기 벽내의 응력분포는 두 사고에 대하여 OCA-P전산코드를 사용하여 계산되었다. 해석결과, 붕괴열의 고려가 없는 소형파단 냉각재 상실사고의 경우 용기내 균열발생의 가능성이 있으나 붕괴열을 고려하면 용기의 수명기간중 균열발생의 가능성은 없다.

• 설비공학논문집
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• 제29권12호
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• pp.654-662
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• 2017

When emergency core cooling system (ECCS) is operated during loss of coolant accident (LOCA) in a pressurized water reactor (PWR), pressurized thermal shock (PTS) phenomenon can occur as cooling water is injected into a cold leg, mixed with hot primary coolant, and then entrained into a reactor vessel. Insufficient flow mixing may cause temperature stratification and steam condensation. In addition, flow vibration may cause thermal stresses in surrounding structures. This will reduce the life of the reactor vessel. Due to the importance of PTS phenomenon, in this study, calculation was performed for Test 1 among six types of OECD/NEA ROSA tests with ANSYS CFX R.17. Predicted results were then compared to measured data. Additionally, because temperature difference between the hot coolant at the inlet of the cold leg and the cold cooling water at the inlet of the ECCS injection line is 200 K or more, buoyancy force due to density difference might have significant effect on thermal-hydraulic characteristics of flow. Therefore, in this study, the necessity to include buoyancy force term in governing equations for accurate prediction of single phase thermal stratification in both cold legs and downcomer by ECCS injection was numerically studied.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권1호
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• pp.63-77
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• 1994

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.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1998년도 춘계학술발표회논문집(1)
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• pp.751-756
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• 1998

고리 1호기 원전 수명 연장을 위한 가압열충격(Pressurized Thermal Shock : PTS) 해석은 확률론적 안전성 평가 방법에 따라 수행된다. 본 연구는 가압열충격 상세 해석 연구의 일환으로 가압열충격 해석을 위한 계통해석시 사용되는 최적 평가(Best Estimate) 방법과 기존의 PCT(Peak Cladding Temperature) 관점의 해석에 사용되는 결정론적 안전성 평가 방법간의 해석 방법론 차이에 의한 열수력 거동의 상이점을 평가하기 위함이다. 이를 위해 1998년 설치 예정인 고리 1호기 교체 증기발생기(Replacement Steam Generator ; RSG) 안전성 분석 보고서$^{[1]}$ 의 주증기관 파단사고 해석 결과와 동일한 파단 크기 및 운전 출력에 대해 최적 평가 방법론에 따라 해석된 본 연구의 해석 결과를 비교, 평가하였다. 해석 결과 전출력 소형 주증기관 파단 사고에서는 터빈 유량 모델링 및 반응도 계수, 고온 영출력 대형 파단 사고에서는 가압기 모델, 반응도 계수 및 정지여유도가 해석 방법론에 따른 열수력 거동의 차이에 영향이 큰 것으로 평가되었다

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.457-462
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• 1997

현재 국내외 대부분 원자력발전소(이하 원전)의 안전주입방식은 저온관 주입방식을 채택하고 있으며, 안전주입시 노심의 온도와 압력분포가 주요 관심 대상이었다. 하지만 향후 개발될 원전의 안전주입방식은 저온관주입이 아닌 안전주입의 신뢰성을 한단계 높인 원자로용기 직접주입방식인 DVI(Direct Vessel Injection)방식을 채택하고 있는 추세인데, 이 경우 관심분야는 원자로용기 dowmcomer지역까지 확대된다. 즉 저온의 안전주입수가 고온 고압의 원자로용기 downcomer지역으로 직접 주입됨으로 인해 이 지역의 유체유동과 혼합상태 및 온도분포가 주요관심 대상이 되며 이는 원자로용기의 PTS(Pressurized Thermal Shock)해석에 연결된다. 본 연구에서는 LOCA 사고시 DVI방식을 적응한 안전주입수 유입에 의한 원자로용기 downcomer지역의 유제유동과 유체혼합상태 및 온도분포를 열유체 해석 code인 FLUENT를 이용하여 해석하였다. 해석결과에 의하면 사고시 DVI에 의해 유입되는 약55℉인 저온 안전주입수는 유입과 동시에 넓은 지역으로 퍼지면서 dowmcomer지역의 고온 원자로냉각재와 적절히 혼합되어 하향유로를 따라 흐르며 PTS의 발생 원인인 국부적 유체비혼합 현상이나 온도 급하강현상은 발생하지 않는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권12호
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• pp.2803-2811
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• 2020

With the aging of nuclear reactors, embrittlement of the reactor pressure vessel (RPV) steel, as a consequence of routine operations, is highly probable. To ensure operational integrity and safety, prediction and mitigation of compromising damage, brought on by pressurized thermal shock (PTS) following an emergency procedure, is of utmost importance. Computational fluid dynamics (CFD) codes can be employed to predict these events and have therefore been an acceptable method for such assessments. In this paper, CFD simulations of a density driven ECC state in the ROCOM facility are analyzed. Obtained numerical results are validated with the experimental measurements. Considerable attention is attributed to the boundary conditions and their influence, specifically outlet definitions, in order to determine and adequately replicate the non-active pumps in the facility. Consequent analyses focused on initial conditions as well as on the temporal discretization and inner iterations. Disparities due to different turbulent modelling approaches are investigated for standard RANS models. Based on observed trends for different cases, a definitive simulation setup has been established, results of which have been ultimately compared to the measurements.