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원자로냉각재펌프 맥동에 대한 APR1400 원자로내부구조물의 진동 및 응력 해석
Vibration and Stress Analysis for Reactor Vessel Internals of Advanced Power Reactor 1400 due to Pulsation of Reactor Coolant Pump 원문보기

한국소음진동공학회 2011년도 추계학술대회 논문집, 2011 Oct. 27, 2011년, pp.221 - 226  

김규형 (한국수력원자력(주) 한수원중앙연구원) ,  고도영 (한국수력원자력(주) 한수원중앙연구원) ,  김성환 (한국수력원자력(주) 한수원중앙연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The structural integrity of APR1400 reactor vessel internals has been being assessed referring the US Nuclear Regulatory Commission regulatory guide 1.20 comprehensive vibration assessment program. The program is composed of a vibration and stress analysis, a limited vibration measurement, and an in...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 구조해석을 위해 원자로내부구조물을 4개의 주요 부품으로 구분하여 3차원 모델을 생성하였다. 각 부품의 최대 응력을 허용기준과 비교, 펌프 맥동에 대해 원자로내부구조물의 구조적 건전성을 확인하고자 한다.
  • 이와 같은 방법은 전산 자원의 한계를 고려하여 최대한 단순한 모델을 사용함으로써 이전 CVAP 측정값을 이용하거나 과도한 보수성을 주는 경향이 있었다. 따라서 본 연구에서는 APR1400 RVI CVAP을 위해 원자로냉각재펌프(reactor coolant pump, RCP) 맥동에 의한 주기적 수력하중을 더욱 사실적이고 최대한 보수성을 감소시키기 위해 원자로내 모든 유동영역에 대해 3차원 모델을 구축하였다. 또한 구조해석을 위해 원자로내부구조물을 4개의 주요 부품으로 구분하여 3차원 모델을 생성하였다.
  • CVAP은시운전 및 초기기동시험(initial startup test) 동안에 진동해석, 측정, 검사 프로그램으로 수행된다. 이 중 진동해석 프로그램의 목적은 RVI의 구조적 건전성에 대해 이론적으로 검증하고 측정 및 검사 프로그램에서 감시할 위치를 선정하기 위한 근거를 제공한다(2).

가설 설정

  • 영광4호기, 울진5,6호기, 신고리1,2호기 등의 원자로에서 수행된 RVI CVAP 펌프 맥동에 의한 주기적 수력하중 계산은 펌프맥동은 유속과는 무관한 음향파로 구조물에 전달된다고 가정, 수학적인 해석과 Palo Verde 1호기 CVAP 자료를 활용하여 주기적인 하중의 크기 및 분포 등을 계산하였다. 구조물의 응답은 구조물의 복잡성과 수력하중의 현상 등을 고려하여 단순 유한요소모델이나 다 자유도 집중질량-보 요소 모델을 사용하였다(4~7).
  • 1과 같다. 원자로내부구조물에 가해지는 펌프맥동하중은 본질적으로 음향하중으로 펌프 축회전주파수 20Hz와 날개통과주파수(blade passing frequency) 120Hz의 배수인 6개 주파수(20Hz, 40Hz, 120Hz, 240Hz, 360Hz, 480Hz)에서 발생하며, 유량과는 독립적으로 압력파의 형태로 전달된다고 가정하여 음향해석(acoustic analysis)으로 계산한다(8~11).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CVAP은시운전 및 초기기동시험(initial startup test) 동안 어떤 것이 수행되는가? 20) 종합진동평가프로 그램(Comprehensive Vibration Assessment Program, CVAP)을 참조하여 평가한다(1). CVAP은시운전 및 초기기동시험(initial startup test) 동안에 진동해석, 측정, 검사 프로그램으로 수행된다. 이 중 진동해석 프로그램의 목적은 RVI의 구조적 건전성에 대해 이론적으로 검증하고 측정 및 검사 프로그램에서 감시할 위치를 선정하기 위한 근거를 제공한다(2).
원자로에서 수행된 RVI CVAP 펌프 맥동에 의한 주기적 수력하중 계산은 어떤 경향이 있는가? 이와 같은 방법은 전산 자원의 한계를 고려하여 최대한 단순한 모델을 사용함으로써 이전 CVAP 측정값을 이용하거나 과도한 보수성을 주는 경향이 있었다. 따라서 본 연구에서는 APR1400 RVI CVAP을 위해 원자로냉각재펌프(reactor coolant pump, RCP) 맥동에 의한 주기적 수력하중을 더욱 사실적이고 최대한 보수성을 감소시키기 위해 원자로내 모든 유동영역에 대해 3차원 모델을 구축하였다.
유체유발진동은 어떤 상태에서 발생하는가? 원자력발전소의 정상운전 및 과도운전 상태에서 발생하는 유체유발진동(flow-induced vibration)에대하여 원자로내부구조물(Reactor Vessel Internal, RVI)의 구조적 건전성을 미국 원자력규제위원회 (National Regulatory Committee, NRC)의 규제지침서 1.20 (Regulatory Guide 1.
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