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원자력발전소의 다중 구획에서 화재특성 예측을 위한 FDS 검증 (Part I: 과환기화재 조건)
Validation of FDS for Predicting the Fire Characteristics in the Multi-Compartments of Nuclear Power Plant (Part I: Over-ventilated Fire Condition) 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.27 no.2, 2013년, pp.31 - 39  

문선여 (대전대학교 소방방재학과) ,  황철홍 (대전대학교 소방방재학과) ,  박종석 (한국원자력안전기술원) ,  도규식 (한국원자력안전기술원)

초록
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원자력발전소의 강제 환기가 적용된 밀폐된 다중구획에서 실규모 pool 화재를 모사하기 위하여 FDS가 적용되었다. FDS의예측성능은 수치결과와 OECD/NEA 화재실증실험 국제공동연구 프로젝트(PRISME)를통해 얻어진 실험결과의비교를 통해 평가되었다. 단순한 연소모델의 적용으로 발생되는 FDS의 본질적인 한계를 제외하고 FDS 수행과정에서 발생된 사용자 의존성에 따른 FDS의 예측결과 차이를 명확히 확인하기 위하여, 과환기 화재조건이 본 연구에서 검토되었다. 특히 강제 환기시스템에서 정확한 경계조건의 중요성이 상세하게 논의되었다. 급기 및 배기를 위한 환기구의 경계조건은 구획 내부의 열 및 화학적특성에 큰 영향을 주고 있음을 FDS 결과를 통해 알 수 있었으며, 정확한 경계조건이 부여된 FDS는 원전 타입의 다중 구획 내부의 온도, 열유속화학종 농도를 정량적으로 잘 예측하고 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The Fire Dynamics Simulator (FDS) has been applied to simulate a full-scale pool fire in well-confined and mechanically ventilated multi-compartments representative of nuclear power plant. The predictive performance of FDS was evaluated through a comparison of the numerical data with experimental da...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 배경 하에 본 연구에서는 원전 유형의 다중 구획에서 수행된 화재 실증실험(PRISME door test)을 대상으로 대표적 화재모델링 tool인 FDS(Fire Dynamics Simulator)의 예측 정확도에 대한 검증을 수행하였다. 단순한 연소모델의 적용으로 발생되는 FDS의 본질적인 한계(12)를 제외하고 사용자 의존성(user dependence)을 최소화시키기 위한 일환으로, 과환기 화재조건이 본 연구에서 검토되었다. 특히 강제 환기시스템이 적용된 밀폐된 구획에서 환기구의 경계조건에 따른 FDS 수치해의 변화에 대한 결과가 상세히 논의되었다.
  • 이러한 배경 하에 본 연구에서는 원전 유형의 다중 구획에서 수행된 화재 실증실험(PRISME door test)을 대상으로 대표적 화재모델링 tool인 FDS(Fire Dynamics Simulator)의 예측 정확도에 대한 검증을 수행하였다. 단순한 연소모델의 적용으로 발생되는 FDS의 본질적인 한계(12)를 제외하고 사용자 의존성(user dependence)을 최소화시키기 위한 일환으로, 과환기 화재조건이 본 연구에서 검토되었다.
  • 서론에서 언급되었듯이 원전화재의 위험도를 평가하기 위한 화재모델링의 검증을 위해서는 사용자 의존도에 따른 모델링 오차를 최소화시켜야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 환기구 경계조건의 설정방법에 따라 FDS의 수치 해에 발생되는 정량적 차이를 검토하고자 한다.
  • 이중 PRISME door test(10)는 DIVA 실험 설비(11)를 이용하여 2개 또는 3개 구획 사이의 개방된 출입문을 통한 열 및 연기 전파 메커니즘을 검토하기 위해 수행되었다. 주요 내용으로서 환기율, 화원의 크기, 격실 개수에 따른 연기전파와 전기케이블의 화재손상 여부를 확인하는데 초점을 두고 있다.
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참고문헌 (23)

  1. NFPA, "Performance-Based Standard for Fire Protection for Light Water Reactor Electric Generating Plant", NFPA 805, 2001 Edition (2003). 

  2. U.S. NRC and EPRI, "Nuclear Power Plant Fire Modeling Analysis Guidelines", NUREG-1934/EPRI 1023259, Finial Report (2012). 

  3. U.S. NRC and EPRI, "Verification and Validation of Selected Fire Models for Nuclear Power Plant Applications", NUREG-1824/EPRI 1011999, Finial Report (2007). 

  4. M. Bundy, A. Hamins, E. L. Johnsson, S. C. Kim, G. H. Ko and D. Lenhert, "Measurement of Heat and Combustion Products in Reduced-scale Ventilation-limited Compartment Fires", NIST Technical Note 1483, NIST, Gaithersburg, MD (2007). 

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  16. G. D. Raithby and E. H. Chui, "A Finite-Volume Method for Predicting Radiant Heat Transfer in Enclosures with Participating Media", Journal of Heat Transfer, Vol. 112, No. 2, pp. 415-423 (1990). 

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  19. X. Jiang and K. H. Luo, "Dynamics and Structure of Transitional Buoyant Jet Diffusion Flames with Side-wall Effects", Combustion and Flame, Vol. 133, pp. 29-45 (2003). 

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  21. K. McGrattan, J. Floyd, G. Forney, H. Baum and S. Hostikka, "Improved Radiation and Combustion Routines for a Large Eddy Simulation Fire Model", In: Fire Safety Science-Proceedings of the Seventh International Symposium, Worcester, MA, pp. 827-838 (2003). 

  22. C. H. Hwang, A. Lock, M. Bundy, E. Johnsson and G. H. Ko, "Studies on Fire Characteristics in Over- and Underventilated Full-scale Compartment," Journal of Fire Science, Vol. 28, pp. 459-486 (2010). 

  23. S. Y. Mun and C. H. Hwang, "Performance Evaluation of FDS for Predicting the Unsteady Fire Characteristics in a Semi-Closed ISO 9705 Room", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 26, No. 3, pp. 21-28 (2012). 

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