표제지
초록
목차
제1장 서론 14
1.1. 연구 배경 14
1.2. 선행 연구 16
1.3. SHAFE코드와 CUPID코드 19
1.4. 연구 목표 21
제2장 노물리와 열수력 연계 계산 체계 개발 26
2.1. CUPID코드의 ASSERT코드에 대한 벤치마킹 26
2.1.1. 문제 설정 및 기준 격자 결정 28
2.1.2. 형상손실계수 조절을 통한 압력 강하 제어 39
2.1.3. 견인력 모델 민감도 40
2.1.4. 벤치마킹 결과 42
2.2. SHAFE코드 고도화 47
2.2.1. 주기경계조건 설치 47
2.2.2. SPH Factor 생산 및 적용 50
2.2.3. Streaming Effect 제거를 위한 Gap 처리 52
2.2.4. McCARD 코드를 사용한 증분단면적 생산 53
2.3. 중수로 고유 특성 반영 55
2.3.1. 연료 처짐 모델링 56
2.3.2. 압력관을 통한 반경방향 열전달 57
2.3.3. 자관과 End Fitting에서의 압력강하 59
2.3.4. 임계열유속 결정 방법 63
제3장 정상출력상태의 연계계산 66
3.1. 문제 설정 66
3.1.1. 채널 선택 및 관련 데이터 67
3.1.2. 수렴 조건 및 출력, 유량, 출구 압력 갱신 방법 68
3.1.3. 계산 Case 및 격자 생성 71
3.2. 결과 해석 73
3.2.1. 번들별 결과 74
3.2.2. 노물리 영향 85
3.2.3. 우회 유량 87
3.2.4. 임계열유속 여유도 측정 및 임계채널출력 예측 92
제4장 임계채널출력 계산 100
4.1. 결과 해석 101
4.1.1. 계산조건 및 코드흐름 102
4.1.2. 수렴도 및 코드성능 103
4.1.3. 노물리 효과 110
4.1.4. 압력관 변형 기제별 기여도 114
4.1.5. 임계채널출력 결과의 분석 115
제5장 요약 및 결론 122
참고 문헌 128
Abstract 132
표 2-1. 부피가중평균 전후의 연료부의 열용량 33
표 2-2. 부피가중평균 전후의 연료부의 열전도도 33
표 2-3. 평균 번들 방출연소도에서 번들내 ring별 출력분포 36
표 2-4. Q7 채널의 초기조건 및 입출구 조건 37
표 2-5. Q7 채널의 영역별 제원 및 구성물질, 온도 37
표 2-6. 격자민감도계산을 위한 격자정보 38
표 2-7. 12번 번들에서의 압력강하 등 열수력 결과 39
표 2-8. 기준 입력에서의 모델 선택 41
표 2-9. 10번 번들에서의 견인력 모델의 차이에 따른 민감도 42
표 2-10. 10번 번들에서 밀도, 온도, 압력 비교 43
표 2-11. 10번 번들에서 기포율 비교 44
표 2-12. 10번 번들에서 엔탈피, Equilibrium Quality, Mass Flux 비교 45
표 2-13. 변형과 무관하게 SPH Factor를 사용하였을 때의 SHAFE코드 결과 차이 52
표 2-14. 계산 조건 및 계산 결과 54
표 2-15. AGS 기체에 따른 열전달 비율 변화 59
표 2-16. Reynold수에 따른 Friction Factor 관련 상수 결정 62
표 3-1. 연계계산 초기조건 70
표 3-2. CUPID 계산 안정을 위한 경계조건의 선형적 변화관련 변수 및 설정 71
표 3-3. 해석 Case 및 Case 별 격자 정보 73
표 3-4. 노물리 계산을 연계한 것과 안한 것의 차이 86
표 3-5. 안쪽과 바깥쪽 부수로별 Flow Rate Fraction 및 차이 89
표 3-6. 8번번들에서 Case별 압력 93
표 3-7. 번들 8번에서 Case별 안쪽과 바깥쪽 부수로의 Mass Flux 94
표 3-8. 번들 8번에서 Case별 안쪽과 바깥쪽 부수로의 Equilibrium Quality 96
표 3-9. 번들 8번에서 Case별 안쪽과 바깥쪽의 임계열유속 여유도 98
표 4-1. 노물리, 열수력 코드 및 연계계산 수렴도 조건 102
표 4-2. Case 1의 첫번째 연계계산에서 고체와 유체의 수렴도 106
표 4-3. 임계채널출력 계산 결과 108
표 4-4. 노물리 연계계산에 따른 임계채널출력 결과차이 111
표 4-5. 노물리연계로 인한 Case별 ASI 변화 112
표 4-6. 중수로 37봉 핵연료의 연소도별 링별 출력분포 114
표 4-7. 노물리 연계에 따른 기제별 기여도 평가 115
표 4-8. 변형전과 처짐시 임계열유속비 및 최대, 최소값의 차이 117
표 4-9. 기존코드체계와의 임계채널출력 및 임계채널유량 비교 120
표 4-10. 기존코드체계와의 임계채널출력 감소분 비교 120
그림 2-1. 압력관측정데이터가 있는 채널위치 및 최대변형 채널위치 29
그림 2-2. 압력관 및 칼란드리아관의 시간에 따른 처짐 30
그림 2-3. 210,000EFPH일 때의 축방향으로의 Gap의 크기 31
그림 2-4. 중수로 채널 모델링의 변화 32
그림 2-5. (a)37S CANDU 연료번들과 (b)CANDU연료채널의 구조 34
그림 2-6. 제안한 값과 측정된 값의 번들별 출력 차이 35
그림 2-7. 채널별 측정값, 채널평균 값, 제안한 값의 번들별 출력비율 차이 36
그림 2-8. CUPID 검증 계산 과정 40
그림 2-9. 영역별 번호 41
그림 2-10. 주기경계조건과 반사경계조건의 차이 48
그림 2-11. SHAFE 계산시 각 면에 적용된 경계조건(하얀색, 주기경계 조건, 보라색: 진공경계조건, 녹색: 반사경계조건) 49
그림 2-12. 중수로 번들 및 영역 구분, 번호 54
그림 2-13. 번업에 따른 증배계수 (중수로 번들) 55
그림 2-14. 압력관 모델링의 번들별 단면도 57
그림 2-15. 연계계산체계의 계산흐름도 63
그림 3-1. Case별 번들 출력 및 오차 74
그림 3-2. Case별 연료 온도 및 오차 75
그림 3-3. Case별 유체 온도 및 오차 76
그림 3-4. Case 별 유체 밀도 및 오차 76
그림 3-5. Case 별 유체 압력 및 오차 77
그림 3-6. Case 별 유체 건도 및 오차 78
그림 3-7. Case별 Mixture 엔탈피 및 오차 79
그림 3-8. Case별 Mixture Mass 및 오차 79
그림 3-9. Case별 Mixture Mass Flux 및 오차 80
그림 3-10. Case별 Mixture Mass Flow 및 오차 81
그림 3-11. Case 별 Equilibrium Quality 및 오차 82
그림 3-12. Case 별 기포율 및 오차 82
그림 3-13. Case 별 벽면열유속 및 오차 83
그림 3-14. Case 별 임계열유속 예측 및 오차 84
그림 3-15. 운전시간에 따른 압력관의 번들별 직경 및 설계값 88
그림 3-16. BEI와 BEO인경우 번들별 직경분포 비교 88
그림 3-17. Case 별 바깥쪽 Flow Rate Fraction 및 오차 89
그림 3-18. Case 별 안쪽 Flow Rate Fraction 및 오차 90
그림 3-19. 번들8번에서 Case별 Flow Rate 분포 비율 및 차이 91
그림 3-20. 번들 8번에서 Case별 Mass Flux 분포 및 차이 94
그림 3-21. 번들 8번에서 Case별 Equilibrium Quality 분포 및 차이 95
그림 3-22. 번들 8번에서 Case 1의 셀별 Equilibrium Quality 분포 96
그림 3-23. 번들 8번에서 Case별 임계열유속 여유도 분포 및 차이 98
그림 4-1. Case 1에서 1번째 유량반복계산의 수렴도 104
그림 4-2. Case 1에서 2번째 유량반복계산의 수렴도 104
그림 4-3. Case 1에서 8번째 유량반복계산의 수렴도 105
그림 4-4. 임계채널출력 반복계산에 따른 유량 및 압력강하 오차 107
그림 4-5. 임계채널출력 반복계산에 따른 채널출력 및 CHF발생위치개수 107
그림 4-6. 노물리 연계에 따른 Case별 번들출력비율의 분포변화 112
그림 4-7. 8번 번들에서 반경방향 표준화된 열유속 분포변화 113
그림 4-8. 변형전과 처짐시 번들별 임계열유속비 117
그림 4-9. 변형전과 처짐시 번들별 표준화한 Mass Flux의 표준편차변화 118
그림 4-10. 변형전과 처짐시 번들별 표준화한 VZ의 표준편차변화[이미지참조] 118