초록 ▼

칼란드리아 용기 내 감속재 유동의 과도해석을 위한 3차원 전산유체역학 모델인 CFX4-CAMO가 상용 코드인 CFX-4.4를 기반으로 개발되었다. 이 해석모델의 궁극적 목적은 사고과도 중 감속재의 지역적 과냉각도를 평가하기 위한 것으로서, 얻어진 감속재 과냉각도는 PT/CT 접촉점 온도와 더불어 칼란드리아 관 표면에서 막비등이 일어나는지 판별하기 위한 주요변수가 된다. 같은 목적을 위해, 카나다에서는 1990년대까지 PHOENICS 범용 전산유체역학 코드를 사용해 오다 최근에 감속재 해석을 위해 특별히 개발된 MODTURC-CLAS

칼란드리아 용기 내 감속재 유동의 과도해석을 위한 3차원 전산유체역학 모델인 CFX4-CAMO가 상용 코드인 CFX-4.4를 기반으로 개발되었다. 이 해석모델의 궁극적 목적은 사고과도 중 감속재의 지역적 과냉각도를 평가하기 위한 것으로서, 얻어진 감속재 과냉각도는 PT/CT 접촉점 온도와 더불어 칼란드리아 관 표면에서 막비등이 일어나는지 판별하기 위한 주요변수가 된다. 같은 목적을 위해, 카나다에서는 1990년대까지 PHOENICS 범용 전산유체역학 코드를 사용해 오다 최근에 감속재 해석을 위해 특별히 개발된 MODTURC-CLAS 코드를 사용하고 있다. CFX4-CAMO는 한국원자력연구소에서 자체 개발된 모델로서, 격자구조와 다공성 매질 근사법을 위한 3차원 저항 처리 등 최근의 연구 성과들을 담고 있으면서 채널-번들 위치에 따른 상세 열부하 처리에 강점을 갖고 있다. 이 모델에서 k- 난류 모델과 Logarithmic 벽함수가 사용되고, 부력 효과는 Boussinesq 근사법으로 처리된다. 380개의 칼란드리아 관들은 다공성 매질 근사법을 적용하여 모델링한다. 다공성 매질 영역에 주어지는 비-등방성 3차원 저항은 압력강하 실험식을 사용하여 처리한다. 본 보고서에서는 CFX4-CAMO의 지배방정식, 수치해법, 적용된 격자구조, 가정과 상관식에 대하여 기술한다.

Abstract ▼

A 3-D CFD model, CFX4-CAMO, was developed for the transient simulation of the moderator circulation inside the Calandria vessel, based on a commercial code CFX-4.4. The final purpose of this analytic model is to estimate the local moderator subcooling during LOCA transients, which is the main parame

A 3-D CFD model, CFX4-CAMO, was developed for the transient simulation of the moderator circulation inside the Calandria vessel, based on a commercial code CFX-4.4. The final purpose of this analytic model is to estimate the local moderator subcooling during LOCA transients, which is the main parameter for determining whether film boiling occurs on the surface of the Calandria tubes. For this purpose, Canadian researchers had used PHOENICS code until 1995 and have recently developed the MODTURC-CLAS code only for the moderator analysis. CFX4-CAMO, developed in KAERI, contains recent research achieves such as the butterfly-shaped grid structures and the three-dimensional hydraulic resistance in porous media approaches. CFX4-CAMO is strong in three-dimensional heat load treatment according to the location of each cannel-bundle. The standard k- turbulence model associated with logarithmic wall treatment was used to model turbulence generation and dissipation within the vessel. Buoyancy forces were modeled using the Boussinesq approximation in which the density was assumed to be a linear function of the temperature. The matrix of the Calandria tubes in the center region of the Calandria vessel was simplified using the porous media approach. The anisotropic hydraulic impedance of the core region was modeled using the empirical pressure drop correlations. This report addresses the governing equations, solution methods, assumptions and approaches used in CFX4-CAMO.

목차 Contents

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  ABSTRACT
  1. 서론 1
  2. 연구 배경 및 동향 2
  3. 전산유체역학 모델 5
  3.1 CFX4-CAMO의 개요와 적용범위 5
  3.2 SIMPLEC 알고리듬과 차분화 6
  3.3 도형의 단순화와 격자구조 8
  3.4 난류 모델 9
  3.5 부력 모델 10
  3.6 다공성 매질 근사법 12
  3.6.1 다공성 매질 내 지배 방정식 12
  3.6.2 다공성 매질 내 3차원 저항 13
  3.6.3 온도에 따른 물성치 변화와 저항 16
  4. 열부하의 생성항 처리 18
  4.1 정상운전 상태의 열부하 처리 19
  4.2 LOCA 과도 상태의 열부하 처리 23
  5. 검증과 타당성검토 (Verification & Validation) 27
  5.1 압력강하 실험식의 검증(Verification) 27
  5.2 STERN Lab. 실험에 대한 타당성검토(Validation) 29
  6. 결 론 31
  참고문헌 32
  APPENDIX A : 채널에서 CFD 격자로의 방사-방향과 원주-방향
  가중치 35