그림 1.1.1. 중수로 칼란드리아 형상 41

그림 1.1.2. 기존 CFD 다공성 매질 모델을 이용한 감속재 혼합유동 예측 결과 41

그림 2.1.1. 1/4 척도 감속재 탱크 설계도면 55

그림 2.1.2. 1/4 척도 감속재 탱크 구조물의 3차원 형상 56

그림 2.1.3. 레이저 광선의 투과에 의해 형성된 유동 측정 단면과 카메라가 위치한 모습 57

그림 2.1.4. 감속재 순환유동 실험(MCT) 장치 전체 측면 모습 58

그림 2.1.5. 감속재 탱크 순환회로를 위에서 내려다 본 모습 58

그림 2.1.6. MCT 실험 시설들이 위치한 건물의 모습 59

그림 2.1.7. PIV 측정을 위한 Timing diagram 62

그림 2.1.8. 촬영된 PIV 이미지와 계산된 속도장 결과 63

그림 2.1.9. 레이저 빔 가이드 관절 끝의 경통과 변경된 cylindrical lens 모습 64

그림 2.1.10. 레이저 가이드 경통 이송장치 65

그림 2.1.11. 레이저 평면광 두께 조절을 위한 슬릿 67

그림 2.1.12. 레이저 슬릿을 장착하기 전(왼쪽)과 후(오른쪽)의 PIV 이미지의 비교 67

그림 2.1.13. 위치별 측정된 속도장의 통합 알고리즘 68

그림 2.1.14. 감속재 탱크 길이방향(z축)에... 70

그림 2.1.15. 가로 방향 (x축 방향)에 따른 실험 측정 구간 71

그림 2.1.16. 실험이 진행되는 동안 왼쪽/오른쪽 입구 노즐의 유량 73

그림 2.1.17. 실험이 진행되는 동안 물의 온도 73

그림 2.1.18. PIV 측정 영상 및 속도장 결과 74

그림 2.1.19. z축 방향 위치별 y축 방향 하향 속도 분포의 비교 76

그림 2.1.20. x축 방향 위치별 y방향 하향 속도 분포의 비교 76

그림 2.1.21. z＝+30mm인 xy 평면에서의 유동 분포 77

그림 2.1.22. z＝+30mm인 xy 평면에서의 유동 fluctuation 분포 78

그림 2.1.23. 비가열 조건에서 좌우 입구 유량 비대칭에 따른 제트 충돌 위치의 비교 80

그림 2.1.24. 가열 정도에 따른 제트 충돌 위치 비교... 82

그림 2.1.25. 가열 정도에 따른 제트 충돌 위치 비교... 82

그림 2.1.26. 가열 정도에 따른 제트 충돌 위치 비교... 83

그림 2.1.27. 가열 정도에 따른 제트 충돌 위치 비교... 83

그림 2.1.28. 가열 정도에 따른 제트 충돌 위치 비교... 84

그림 2.1.29. 가열 정도에 따른 제트 충돌 위치 비교... 84

그림 2.1.30. Ar＝0.078 인 경우 제트 충돌 위치의 유사성 비교... 85

그림 2.1.31. Ar＝0.116 인 경우 제트 충돌 위치의 유사성 비교 86

그림 2.1.32. Ar＝0.156 인 경우 제트 충돌 위치의 유사성 비교 86

그림 2.1.33. 비가열 및 가열 조건에서 z축 방향의 분포 87

그림 2.1.34. 비가열시 측면 유동의 분포... 88

그림 2.1.35. 가열시 측면 유동의 분포... 88

그림 2.1.36. 순간유동장을 통해 본 jet impingement position의 불안정성 89

그림 2.1.37. 순간유동장에서의 jet impingement position 측정 방법 90

그림 2.1.38. 매 순간유동장에서 추적한 jet impingement position의 진동 모습 90

그림 2.1.39 매 순간유동장에서 추적한 jet impingement position의 진동 특성 분석 91

그림 3.1.1. MCT 온도측정시스템 환경 구성 103

그림 3.1.2. TC와 IR 센서를 동시에 장착한 센서봉 구성 104

그림 3.1.3. IR 센서봉 구성 105

그림 3.1.4. NI社의 PCI 8431/2 보드 107

그림 3.1.5. 디지털온도계 115

그림 3.1.6. 온도교정용 수조 116

그림 4.1.1. CANDU-6 감속재 탱크 형상 160

그림 4.1.2. CANDU-6 감속재 탱크의 격자 161

그림 4.1.3. 정상 상태 계산에서 출구와 중심에서의 온도의 변화 163

그림 4.1.4. 정상 상태 계산에서 y+ 및 속도 분포 164

그림 4.1.5. 정상 상태 계산에서 z＝0 에서 온도 분포 165

그림 4.1.6. 정상 상태 계산에서 x＝0 에서 온도 분포 166

그림 4.1.7. 과도 상태 계산에서 출구와 중심에서의 온도의 변화 167

그림 4.1.8. y+ 분포(840 초) 168

그림 4.1.9. z＝0에서 속도 분포(615 ~ 840 sec) 169

그림 4.1.10. z＝0에서 온도 분포(615 ~ 840 sec) 169

그림 4.1.11. x＝0에서 속도 분포(615 ~ 840 sec) 170

그림 4.1.12. x＝0에서 온도 분포(615 ~ 840 sec) 171

그림 4.1.13. 입구 노즐에서 유동의 평균속도 172

그림 4.2.1. 중수로 감속재 장치 도식도 175

그림 4.2.2. 장치의 격자 생성 176

그림 4.2.3. 유동 분포 결과(case 1) 182

그림 4.2.4. 속도 분포 결과(case 1) 183

그림 4.2.5. 온도 분포 결과(case 1) 184

그림 4.2.6. 유동 분포 결과(case 2) 185

그림 4.2.7. 속도 분포 결과(case 2) 186

그림 4.2.8. 온도 분포 결과(case 2) 187

그림 4.2.9. x-y 단면별 온도 분포 결과(case 2) 188

그림 4.2.10. y-z 단면별 온도 분포 결과(case 2) 189

그림 4.2.11. 열 출력(watt) 분포(case 2) 190

그림 4.2.12. 방사 방향의 열 출력(watt) 분포(case 2) 191

그림 4.2.13. 축방향의 열 출력(watt) 분포(case 2) 192

그림 4.2.14. 계산회수에 따른 온도의 수렴성 평가 194

그림 4.2.15. 유동 분포 결과(case 3) 195

그림 4.2.16. 온도 분포 결과(case 3) 196

그림 4.2.17. 격자수에 따른 유동분포 결과 비교 197

그림 4.2.18. 격자수에 따른 온도분포 결과 비교 198

그림 4.2.19. 노즐 입구의 속도 주입비율 변화에 따른 계산 결과(x-y 단면) 200

그림 4.2.20. 노즐 입구의 속도 주입비율 변화에 따른 계산 결과(y-z 단면) 201

그림 4.2.21. Full scale 도식도 203

그림 4.2.22. 유동 분포 결과(case 7) 204

그림 4.2.23. 속도 분포 결과(case 7) 205

그림 4.2.24. 방사방향 및 축방향의 열 출력(watt) 분포(case 7) 206

그림 4.2.25. 온도 분포 결과(case 7) 207

그림 4.2.26. 단면별 계산 결과(x-y 단면) - case 7 208

그림 4.2.27. 단면별 계산 결과(y-z 단면) - case 7 209

그림 4.2.28. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(30초~360초) - case 8 212

그림 4.2.29. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(30초~360초) - case 8 213

그림 4.2.30. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(390초~720초) - case 8 214

그림 4.2.31. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(390초~720초) - case 8 215

그림 4.2.32. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(750초~1080초) - case 8 216

그림 4.2.33. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(750초~1080초) - case 8 217

그림 4.2.34. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(1110초~1440초) - case 8 218

그림 4.2.35. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(1110초~1440초) - case 8 219

그림 4.2.36. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(1470초~1530초) - case 8 220

그림 4.2.37. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(1470초~1530초) - case 8 220

그림 4.2.38. 유동 분포 결과(case 8) 221

그림 4.2.39. 온도 분포 결과(case 8) 222

그림 4.2.40. 단면별 계산 결과(x-y 단면) - case 8 223

그림 4.2.41. 단면별 계산 결과(y-z 단면) - case 8 224

그림 4.2.42. 유동 분포 결과(case 9) 225

그림 4.2.43. 온도 분포 결과(case 9) 226

그림 4.2.44. 단면별 계산 결과(x-y 단면) - case 9 227

그림 4.2.45. 단면별 계산 결과(y-z 단면) - case 9 228

그림 4.2.46. 유동 분포 결과(case 10) 230

그림 4.2.47. 속도 분포 결과(case 10) 231

그림 4.2.48. 온도 분포 결과(case 10) 232

그림 4.2.49. 단면별 계산 결과(x-y 단면) - case 10 233

그림 4.2.50. 단면별 계산 결과(y-z 단면) - case 10 234

그림 4.2.51. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(30초~360초) - case 10 235

그림 4.2.52. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(30초~360초) - case 10 236

그림 4.2.53. 시간경과에 따른 유동 분포 결과(390초~540초) - case 10 237

그림 4.2.54. 시간경과에 따른 온도 분포 결과(390초~540초) - case 10 238

그림 4.2.55. 방사방향과 축방향의 열 출력(watt) 분포(case A) 240

그림 4.2.56. 단면별 계산 결과(x-y 단면) - case A 241

그림 4.2.57. 단면별 계산 결과(y-z 단면) - case A 242

그림 4.2.58. 단면별 계산 결과(x-y 단면) - case B 243

그림 4.2.59. 단면별 계산 결과(y-z 단면) - case B 244

그림 5.1.1. 칼란드리아관의 개략도 250

그림 5.1.2. 감속재 순환을 이용한 부차적 냉각의 개략도 251

그림 5.1.3. 실험장치 구성 254

그림 5.1.4. PIV를 이용한 유동 가시화 개략도 255

그림 5.1.5. 실린더 주변의 국부 누셀 수(Nusselt number) 분포(RaD＝1.15×10⁶)[이미지참조] 258

그림 5.1.6. 레이놀즈 수 1500에서의 자유제트의 중심선 속도의 변화 (출구에서의 난류강도:... 259

그림 5.1.7. 동향 제트에 의한 원형 실린더 위의 국부 열전달의 분포 261

그림 5.1.8. 제트출구와 원형 실린더간의 간극이 정체점과 기준점에 미치는 영향 261

그림 5.1.9. 대향 제트에 의한 원형 실린더위의 국부 열전달의 분포 263

그림 5.1.10. 제트출구와 원형 실린더간의 간극이 정체점과 기준점에 미치는 영향 263

그림 5.1.11. 동향제트와 부력유동의 상호작용 265

그림 5.1.12. 대향제트와 부력유동의 상호작용 266

그림 5.1.13. 경사 제트충돌로 인한 국부 열전달의 증가(Rej＝1500, ArD＝0.1, H/Dj＝10.0)[이미지참조] 268

그림 5.1.14. 평균 열전달의 경사각의 의존성 270

그림 5.2.1. 고온 노심영역에 대한 외부냉각방식의 개략도 276

그림 5.2.2. 이차원 벽제트 실험 장치의 사진과 개략도 278

그림 5.2.3. 원통형 감속재 탱크내의 유동장을 360도 전 방위로 조명할 수 있도록 레이저 원으... 280

그림 5.2.4. 벽제트 노즐의 경계조건 283

그림 5.2.5. 단일 벽제트로 인한 오목한 감속재 탱크의 내벽 정압과 속도분포 284

그림 5.2.6. 하류위치 α＝45°에서 오목한 감속재 탱크의 내벽 면에 수직한 방향으로의 정압... 285

그림 5.2.7. 정압과 벽제트의 속도분포(비교를 위해 단일 벽제트의 경우도 포함) 287

그림 5.2.8. 벽면의 정압과 벽제트의 속도 분포(슬롯(1)의 레이놀즈 수는 40,000이고 슬롯(2)... 289

그림 5.2.9. 비대칭적인 대향 벽제트의 결과로 감속재 탱크 근처에 형성된 역방향제트의 유동... 291

그림 5.2.10. 슬롯(1)에서 분사된 헬륨기포로 가시화된 역제트 유동 292

그림 5.2.11. 속도의 크기와 유선의 분포 비교 296

그림 5.2.12. 수치해석으로 예측한 원주방향의 벽정압과 실측치의 비교 (비대칭적인 경우) 297

그림 5.3.1. Moderator circulation tank(MCT) facility and calandria tubes(CT) 303

그림 5.3.2. Schematics of counter wall jets that collide and... 304

그림 5.3.3. Two-dimensional wall jet test setup showing a photograph of the test rig with... 306

그림 5.3.4. Photographs of a calandria tube with surface heating setup 307

그림 5.3.5. Nozzle exit boundary conditions 310

그림 5.3.6. Development of the reverse jet along the vertical axis of the MCT with CTs... 310

그림 5.3.7. Area-weighted average heat transfer around certain calandria tubes in the... 313

그림 5.3.8. Mixed convection heat transfer around selected calandria tubes (i.e. y/D＝0.4,... 314

그림 5.3.9. Schematic of bi-reverse-flow configuration that may provide cooling to CT's... 315

그림 5.3.10. Fine mesh for the moderator tank with the CT's 319

그림 5.3.11. The reverse jet velocity profile with tubes in the moderator tank using the... 322

그림 5.3.12. The velocity magnitude map of the flow field inside the moderator tank, ... 324

그림 5.3.13. The reverse jet velocity profile determined on the finest mesh including error... 326

그림 5.3.14. The heat transfer coefficient around the uppermost cylinder adjacent to the... 327

그림 5.3.15. The influence of the α1 coefficient on the numerical solution 328

그림 5.3.16. The inflation layer around the uppermost CT(y/D＝0.4) 330

그림 5.3.17. The heat transfer coefficient around the uppermost cylinder adjacent to the... 330

그림 5.4.1. Schematics of an external cooling scheme for the hot reactor core region 334

그림 5.4.2. The experimental setup for the characterization in the flow distribution... 336

그림 5.4.3. The dove-tail-like moderator circulation nozzle 337

그림 5.4.4. Laser light sheet is formed outside the large chamber and illuminates the... 340

그림 5.4.5. Raw PIV image with homogeneous seeding distribution from a single inlet... 342

그림 5.4.6. PIV flow image of the velocity magnitude |V| contours that are normalized by... 343

그림 5.4.7. Normalized velocity profile measured at y/B＝1.0 344

그림 5.4.8. RMS map of the velocity field (V rms ) near to the nozzle exit 345

그림 6.1.1. CANDU-6의 중대사고에서 압력관과 칼란드리아관의 접합 문제 349

그림 6.1.2. IAEA/ICSP 벤치마크 실험 문제 350

그림 6.1.3. 단순화된 문제: 계산 영역 351

그림 6.1.4. 다중물리 현상의 개념도 352

그림 6.1.5. 다중물리 지배방정식 352

그림 6.1.6. 경계 조건 353

그림 6.1.7. 히터의 가열 조건과 격자계 354

그림 6.1.8. Zircaloy의 열역학적 물성치 355

그림 6.1.9. PT 온도에 대한 선형 팽창률의 변화 357

그림 6.1.10. 단열 외부 경계 조건에 대한 계산 및 비교 358

그림 6.1.11. KAERI 비공개 계산 결과 359

그림 6.1.12. AERB(인도) 계산 결과 360

그림 6.1.13. BARC(인도) 계산 결과 360

그림 6.1.14. CNSC(캐나다) 계산 결과 362

그림 6.1.15. COG(캐나다) 계산 결과 362

그림 6.1.16. KEPCO(한국) 계산 결과 363

그림 6.1.17. KNUPP(파키스탄) 계산 결과 363

그림 6.1.18. NPCIL(인도) 실험 결과 364

그림 6.1.19. SNN(루마니아) 계산 결과 364

그림 6.1.20. 비등 단계와 각 모델의 적용 366

그림 6.1.21. 온도와 열유속의 관계 및 CHF 367

그림 6.1.22. KAERI 공개 계산 결과 368

그림 7.1.1. 감속재 순환 펌프 392

그림 7.1.2. 판형 열교환기 393

그림 7.1.3. 3way 밸브 394

그림 7.1.4. 제어 판넬 396