혁신형 소형모듈원자로 내 피동보조급수계통 해석을 위한 SPACE 코드 수평관 내 응축 열전달 모델 평가

Abstract

소형모듈원자로는 기존 대형 상용원자로를 소형화시켜 경제적이고 실용 적인 형태의 새로운 원자로이다. 현재 개발중인 혁신형 소형모듈원자로 (iSMR)의 경우 이전에 없던 새로운 원자로인 만큼 안전성을 검증하고 엄격한 설계인가를 통과하는 것이 중요하다. SPACE(Safety and Performance Analysis Code for Nuclear Power Plants) 코드는 한국수력원자력㈜가 주관하고 한국전력기술㈜, 한국원자력연구원이 공동으로 참여하여 개발되었으며, 원자로 내에서 발생하는 다양한 열수력 현상을 모의할 수 있는 원자력 안전해석코드이다. 혁신형 소형모듈원자로의 설계를 모의 하기에 앞서 SPACE 코드는 다양한 검증과정을 통해 열수력 해석 능력을 충분히 평가하여야 한다. 본 논문에서는 선행연구의 내용을 바탕으로 기존 SPACE 코드에 존재 하던 수평관 응축 열전달 모델에서 간소화되어 있던 부분을 수정하고 새로 운 상관식을 도입하였다. 수정된 코드의 예측 성능을 확인하기 위하여 저 유량/저압에서의 증기 응축을 실험한 Purdue-PCCS, PICON 실험 데이터 를 인용하여 검증계산을 진행하였다. 또한 고유량/고압에서의 증기 응축을 실험한 PASCAL 실험에 대한 검증계산을 진행하여 다양한 응축 열전달 모델 검증이 이루어질 수 있도록 하였다. 각 검증계산의 결과를 통해 각 실험 범위에서의 기존 모델과 수정된 모델의 응축 열전달계수 예측 성능과 특성을 분석하였다.|The small modular reactor is a new multi-purposed nuclear reactor concept that miniaturizes existing reactors into a single container. One of the small modular reactors is the iSMR, which is under development in Korea. The safety verification of the new reactor design is crucial for nuclear power plant permission. SPACE (Safety and Performance Analysis Code for Nuclear Power Plants) is one of the nuclear safety analysis codes that can simulate various phenomena when the reactor runs. Before running the design of the iSMR through the code, A decent verification for thermal and hydraulic prediction models in the code is necessary. In this study, the simplified parts of the horizontal in-tube condensation heat transfer model existing in the SPACE code were modified, and un-simplified models were implemented into the code based on previous research. The condensation models in the SPACE code were verified using experimental data from Purdue-PCCS and PICON tests, which examined steam condensation at low steam flow and pressure. Another validation for the PASCAL experiment, which tested steam condensation at high steam flow and pressure, was also conducted to validate various experimental ranges. The calculation result showed the prediction performance of each condensation heat transfer model.