Development of air natural convection heat transfer model and evaluation of the passive air cooling performance to establish long-term accident mitigation strategy of SMR
- 연구책임자 : □ 연구개요 최종목표:경수로형 SMR 대상 사고완화전략 수립을 위한 공기 자연대류 열전달 모델 개발 및 장기냉각성능 평가 본 연구개발 수행을 통해 경수로형 SMR 대상 공랭식 피동잔열제거계통의 냉각성능을 적절히 예측할 수 있는 열전달 모델 개발 및 반영을 통해 계통 냉각성능 평가 및 장기냉각전략(무한냉각) 수립을 목표로 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 실험결과 기반으로 기존 공기 자연대류 열전달 상관식의 냉각성능 예측성을 평가 ○ 수직 평행판(Vertical parallel plates) 내 공기 자연대류 열전달 관련 선행연구 조사 및 실험 수행 및 코드해석결과 비교를 통해 200 ℃ 이상의 벽면온도조건에서 적절한 냉각성능예측이 어려움을 확인함. 2. 혼합대류 형태의 상관식 개발을 통해 경계조건, 댐퍼조건에 따른 냉각성능 예측성을 개선 ○ 경계조건 증가 시 유량 증가에 따른 열전달 성능 증가 (Ra#↓,Re#↑,Nu#↑)효과와 댐퍼폐쇄에 따른 유량 감소에 의한 열전달 성능 감소(Ra#↓,Re#↓,Nu#↓)를 동시에 고려할 수 있는 혼합대류 형태의 상관식을 적용하여 냉각성능 예측성을 개선하였음. 3. NuScale & i-SMR 대상 공랭식 피동잔열제거계통 도입 시 장기냉각성능을 평가 ○ NuScale을 대상으로 공랭식 피동잔열제거계통 도입을 고려할 시, 공랭식 피동 잔열제거계통의 냉각을 통해 공동수조 내 냉각수 비등을 통한 냉각을 공기냉각으로 대체할 수 있으며 3일 이후부터는 공기냉각을 통해 냉각이 가능함을 확인함. ○ i-SMR의을 대상으로 공랭식 피동잔열제거계통 도입을 고려할 시, 기존 환형유로 형태의 계통 대비 160% 냉각성능 증진을 확인하였으며 약 8일 이후부터는 단독냉각이 가능하며 약 800ton의 냉각수 용량을 절감할 수 있는 것을 확인하였음. 4. 격납용기 하부형상을 고려하여 다차원 유동효과 실험을 통해 1D코드 해석결과의 신뢰성 검증 ○ 하부채널 간격(B) 변화는 전체 냉각성능 변화에 큰 영향을 미치지 않으며 상부 채널 간격(G)에 따라서 내부유동 형태 및 전체 냉각성능이 결정되는 것을 근거로 MARS-KS 코드해석 시 하부 채널에서의 다차원 유동효과가 고려되지 않더라도 해석결과에 큰 영향이 없으며 결과의 신뢰성에는 영향이 없음을 확인함. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 국내 개발SMR의 경쟁력 강화 및 세계최고수준의 피동냉각성능을 확보를 통한 시장 경쟁우위 확보에 기여 SMR의 안전관리체계 구축 및 규제체제 개발(인허가 규제요건) 시, 예비안전성 분석 등에 적극 활용 (출처 : 요약문 2p)
- 주관연구기관 : 인천대학교
- 발행년도 : 20230700
- Keyword : http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIFullTextView?keyValue=05787966&dbt=TRKO&cn=TRKO202400005490
