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표제지

목차

Summary 13

I. 서론 15

1. 연구배경 및 필요성 15

2. APR1400 원자로의 단열재 구조 및 원자로 용기 외벽냉각 계통 16

1) 단열재의 구조 16

2) 원자로 용기 외벽냉각(ERVC)을 위한 조건 16

3. 관련연구 18

1) 임계열속(CHF)에 관한 연구 18

(1) SBLB 실험 18

(2) ULPU 실험 19

(3) KAIST 임계열속 실험 21

2) 자연순환 이상유동의 특성에 관한 연구 23

(1) 자연순환 이상유동에 관한 실험적 연구 23

(2) 개방형 자연순환 루프에서의 불안정성에 관한 연구 25

(3) 준-밀폐형 자연순환 루프에서의 불안정성에 관한 연구 28

4. 연구의 목적 31

II. 실험장치 및 실험결과 33

1. T-HERMES-1D 실험장치 33

1) 실험장치의 구성 34

(1) 주 실험부 34

(2) 물탱크 36

(3) 공기주입 계통 36

2) 실험 계측 및 보정 39

(1) 물 유량측정 39

(2) 기포율 측정 40

(3) 공기주입량 42

(4) 냉각수 유입구 및 Turbine 유량계에 의한 차압 43

(5) 절대압력 45

2. 실험 결과 46

1) 공기주입량 변화의 영향 46

2) 유입구 및 유출구 면적변화의 영향 49

3) 보조 물탱크 수위 변화의 영향 50

4) 배출구 높이 변화의 영향 51

III. 해석방법 및 해석결과 52

1. 해석 방법 52

1) 가정 52

2) 지배방정식 52

(1) 벽면의 마찰계수 53

(2) 평균드리프트 속도(mean drift velocity) 53

(3) 기포율 및 밀도 54

(4) Covariance term 54

(5) 형상저항계수(K) 55

(6) 압력기울기 57

3) 자연순환 유량의 계산 58

2. 해석결과 및 실험결과와의 비교 59

1) 자연순환 유량 59

(1) 공기주입량 및 배출구 면적의 영향 59

(2) 공급수두 영향 60

(3) 계산 오차 61

2) 기포율 62

IV. 토의 63

1. 압력강하량 비교 63

2. 해석 모델의 적합성 66

3. 3차원 실험결과와의 비교 67

V. 결론 69

참고문헌 70

감사의 글 73

표목차

Table 1. Parameter range of Argonne experiments. 24

Table 2. Parameter range of KAIST experiments(I). 26

Table 3. Parameter range of KAIST experiments(II). 30

Table 4. Range of T-HERMES-1D experimental parameters. 34

Table 5. Calculation of air injection rate from using MAAP4 results[J. W. Park, D. W. Jeong, 1997]. 36

Table 6. Curve fitting results for air injection rate. 48

Table 7. Calculation results of form loss coefficient. 57

그림목차

Fig. 1. Schematic diagram of reactor vessel and insulation(Unit : inch). 17

Fig. 2. Schematic diagrams of SBLB experiments. 19

Fig. 3. Experimental apparatus of ULPU-2000 Configuration II, III. 20

Fig. 4. Comparison of results between Configuration III and Configuration IV. 21

Fig. 5. CHF experimental apparatus. 22

Fig. 6. CHF experimental result. 23

Fig. 7. Overall loop schematics of Hot leg U-bend simulation experiment. 24

Fig. 8. Schematic diagram of natural circulation loop. 26

Fig. 9. Typical instability map(H=15cm, Ki=134, Ke=41). 27

Fig. 10. Effects of flow restriction on flow instability. 28

Fig. 11. Schematic diagram of semi-closed two-phase natural circulation loop. 29

Fig. 12. Schematics of T-HERMES-1D Facility(Unit : mm). 33

Fig. 13. Channel area distribution of T-HERMES-1D test section. 35

Fig. 14. Schematics of air injection system. 37

Fig. 15. Air Injector. 38

Fig. 16. Experimental measurement. 39

Fig. 17. Measurement of void fraction. 41

Fig. 18. Calibration results of air flow meter. 42

Fig. 19. Measurement of the pressure drop due to the orifice and turbine flow meter. 43

Fig. 20. Output voltage of differential pressure transmitter with supplied H2O head. 44

Fig. 21. Effect of air injection rate on circulation mass flow rate at various inlet areas. 46

Fig. 22. Error bound of circulation flow rate between fitting equation and experimental data. 47

Fig. 23. Effect of inlet and outlet areas on the circulation mass flow rate at various air injection rates. 49

Fig. 24. Effect of liquid level variation in water tank on circulation mass flow rate at various inlet areas. 50

Fig. 25. Effect of outlet height on circulation mass flow rate at various inlet areas. 51

Fig. 26. Form loss coefficient of turbine flow meter. 56

Fig. 27. Calculation flow chart of circulation mass flow rate for the steady state condition. 58

Fig. 28. Comparison of mass flow rate between calculation and experiment at various air injection rates and inlet areas. 59

Fig. 29. Effect of supplied pressure head on natural circulation flow rate. 60

Fig. 30. Error bound of circulation flow rate between calculation and experiment. 61

Fig. 31. Void fraction with the variation of the height. 62

Fig. 32. Pressure drop distribution in case of increasing the air injection rate. 63

Fig. 33. Effect of turbine flow meter on circulation mass flow rate. 64

Fig. 34. Pressure drop distribution by calculation without turbine flow meter pressure drop in various inlet areas. 65

Fig. 35. Pressure drop distribution by calculation without turbine flow meter pressure drop in various air injection rates. 65

Fig. 36. Comparison of flow models by the ratio of the void fraction to volumetric fraction. 66

Fig. 37. Comparison of circulation mass flux between 1D loop analysis and 3D experimental results. 68

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