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다양한 수치해석 모델과 지진 주파수 성분을 고려한 원전구조물의 지진 응답 평가
Seismic Response Evaluation of NPP Structures Considering Different Numerical Models and Frequency Contents of Earthquakes 원문보기

한국전산구조공학회논문집 = Journal of the computational structural engineering institute of Korea, v.33 no.1, 2020년, pp.63 - 72  

비덱 투사 (건국대학교 사회환경공학부) ,  두이두안 응웬 (건국대학교 사회환경공학부) ,  박효상 (건국대학교 사회환경공학부) ,  이태형 (건국대학교 사회환경공학부)

초록
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본 연구의 목적은 원자로 1400(APR 1400) 원자력 발전소(NPP)의 원자로 격납건물(RCB) 내진성능에 대해 상이한 수치모델과 지진 주파수 성분의 영향을 평가하는 것이다. 집중 질량 막대 모델(lumped-mass stick model, LMSM)과 3차원 유한요소모델(three-dimensional finite element model, 3D FEM)의 두 가지 수치 모델이 시간이력해석을 수행하기 위해 개발되었다. LMSM은 기존의 집중 질량 보-요소를 사용하여 SAP2000으로 구성하였으며, 3D FEM은 각기둥 입체-요소를 사용하여 ANSYS로 작성되었다. 저주파수 및 고주파수 성분을 고려한 두 그룹의 지진파를 시간이력해석에 적용하였다. 저주파수 지진파의 응답스펙트럼NRC 1.60의 설계 스펙트럼과 일치되도록 조정하여 작성하였으며, 고주파수 지진파는 10Hz ~ 100Hz의 고주파수 범위를 갖도록 생성하였다. RCB의 지진응답은 다양한 높이에서 층응답스펙트럼으로 검토하였다. 수치해석 결과, 저주파수 지진에 의한 구조물의 FRS 결과는 두 수치 모델에서 매우 유사한 결과를 보였다. 하지만, 고주파수 지진에 의한 LMSM의 FRS 결과는 고차 고유 주파수 영역에서 3D FEM과 큰 차이를 보였으며, RCB의 낮은 높이에서 명확한 차이를 보였다. 3D FEM이 정확한 구조물의 응답을 나타내는 것으로 가정한다면, RCB의 LMSM은 고주파수 지진에 의한 FRS 결과의 고차 고유 주파수 영역에서 일정 수준의 불일치성을 내포하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study is to investigate the effects of the application of various numerical models and frequency contents of earthquakes on the performances of the reactor containment building (RCB) in a nuclear power plant (NPP) equipped with an advanced power reactor 1400. Two kinds of numeric...

주제어

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문제 정의

  • , 2019). 따라서, 본 연구에서 LMSM과 3D FEM을 사용한 고주파수 지진에 의한 RCB의 FRS 평가를 수행하였다. Fig.
  • 본 연구에서는 APR 1400 NPP에서 RCB 구조물의 내진 성능을 평가하기 위해 LMSM 및 3D FEM의 일반적인 두 가지 수치해석 모델이 개발되었으며, 저주파수 및 고주파수 지진을 고려한 시간이력해석을 활용하여 평가되었다. 고려된 지진의 주파수 성분과 수치해석 모델의 영향을 평가하였으며, 수치해석 결과로부터 다음과 같은 결론을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 LMSM과 3D FEM의 고유치 해석을 수행하였고, LMSM과 3D FEM의 고유 주파수 및 모드 형상을 비교, 검토하였다. Fig.
  • 이러한 수치해석모델은 원자력 공학에서 널리 적용되고 있지만, 고주파 지진을 고려한 NPP 구조물의 내진 성능 평가에 서로 다른 수치해석 모델의 사용에 따른 영향 평가는 아직 구체적으로 이루어지지 않았다. 본 연구의 목적은 APR 1400 NPP 중 원자로격납건물(RCB)의 내진 성능 평가에 서로 다른 수치해석 모델 및 지진주파수 성분 적용에 따른 영향을 평가하는 것이다. 두 가지 유형(LMSM 및 3D FEM)의 수치해석 모델을 개발하였으며, 저주파 및 고주파 성분으로 분류된 두 그룹의 지진파를 고려하였다.

가설 설정

  • NPP 구조 모델은 직접-적분법을 적용하여 시간이력해석을 수행하였으며, Rayleigh 감쇠가 적용되었다. 구조 모델의 경계조건은 바닥이 지면에 고정된 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
한반도의 지질학적인 특성으로, 한반도의 동남권에 위치한 원자력 발전소(NPP)에 인접한 지역에서의 지진은 어떤 특성을 보이는가? 경주지진(2016년)과 포항지진(2017년)은 한반도의 동남권에 위치한 원자력 발전소(NPP)에 인접한 지역에서 발생하였다. 한반도의 지질학적인 특성으로 이 지역에서 발생한 지진은 고주파 성분을 많이 포함하는 특징을 보였으며(Choi et al., 2002; Joe and Choi, 2003), 2016년 경주지진으로 인해 인접한 원자력 발전소에 운전기준지진(OBE)에 따라 위험 경고 조치가 발생하였다.
한반도의 동남권에 위치한 원자력 발전소(NPP)에 인접한 지역에서 발생한 지진은 무엇인가? 경주지진(2016년)과 포항지진(2017년)은 한반도의 동남권에 위치한 원자력 발전소(NPP)에 인접한 지역에서 발생하였다. 한반도의 지질학적인 특성으로 이 지역에서 발생한 지진은 고주파 성분을 많이 포함하는 특징을 보였으며(Choi et al.
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