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문제 정의
- 본 연구에서는 CFD 해석방법의 적용성을 조사하기 위해 건식 저장용기내의 단일 핵연료 집합체에서의 열전달 및 유동 특성을 분석하였다. 즉 범용 CFD 코드를 이용하여 저장용기내 유동분포, 유체온도 및 핵연료 온도를 예측하였다.
가설 설정
- 17 kW이고 측정된 핵연료 집합체 축방향의 출력분포는 불균일하지만 본 CFD 계산에서는 균일한 것으로 가정하였다. 반경 방향 봉별 출력분포는 측정자료가 없으므로 균일한 것으로 가정하였다. 저장용기내의 유체는 공기 이며 저장 용기 내벽의 온도를 일정한 값(120 ℃)으로 설정하고 자연대류(층류) 복합열전달 해석을 수행하였으며 본 예비 CFD 해석에서는 복사열전달을 포함시키지 않았다.
- 본 CFD 해석에 사용한 전산격자 노드 수는 약 5백만 개이다. 시험 집합체의 붕괴열은 1.17 kW이고 측정된 핵연료 집합체 축방향의 출력분포는 불균일하지만 본 CFD 계산에서는 균일한 것으로 가정하였다. 반경 방향 봉별 출력분포는 측정자료가 없으므로 균일한 것으로 가정하였다.
- 핵연료집합체 내부의 유체(공기)는 연료봉에 의해 가열되므로 용기 위쪽으로 흐르지만 용기 내벽에 인접한 영역에서는 아래쪽으로 공기유동이 발생하는 것을 알 수 있다. 핵연료 피복관의 온도는 집합체 중앙으로 갈수록 높아지며 외곽에서는 상대적으로 낮게 나타났다 한편, 연료봉 축방향의 온도는 위쪽으로 갈수록 높은데 이는 축방향으로 균일분포의 붕괴열을 가정하였고 공기온도가 높기 때문이다.
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