초록 ▼

${\bullet}$ 완전 일치 원자로 물질 (UO2+ZrO2+Fe+Zr) 이용 실증 실험 기술 구축 및 15회 증기폭발 실험 수행
${\bullet}$ 국내 주도 OECD/SERENA 2단계 국제공동 연구 제안 및 추진
${\bullet}$ 원자로 물질 이용 노심 용융물 배치역전현상 재현 실험 및 열역학적 상선도 평가기술 구축
${\bullet}$ 용융물 데브리 물질 물리/화학 분석 기술 구축 및 물질 효과 규명
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${\bullet}$ 완전 일치 원자로 물질 (UO2+ZrO2+Fe+Zr) 이용 실증 실험 기술 구축 및 15회 증기폭발 실험 수행
${\bullet}$ 국내 주도 OECD/SERENA 2단계 국제공동 연구 제안 및 추진
${\bullet}$ 원자로 물질 이용 노심 용융물 배치역전현상 재현 실험 및 열역학적 상선도 평가기술 구축
${\bullet}$ 용융물 데브리 물질 물리/화학 분석 기술 구축 및 물질 효과 규명
${\bullet}$ 용융물 온도 측정, 축 방향 Tomography 등 초고온 초고속 현상 계측 기술 개선
${\bullet}$ 실험 장치 개조 (용융물 제트 조건 변화, 대처 방안 실험 수행)
${\bullet}$ 미, 불, 일 협력 지속 및 한러 협력 추가 등 활발한 국제협력 수행
${\bullet}$ 노심용융물 억제방안 국내 특허 2건 등록, 미국/중국특허 출원 2건
${\bullet}$ 계측기 보호용 소염망 성능 평가 수소 연소 실험 수행 30 여회 (화염 온도, 화염 가속 효과 시험 및 실제 계측기 이용 소염 망 시제품 성능 시험, 대기압 및 가압, 수소 농도 8-10%)
${\bullet}$ 소염망 성능 평가 모델 개발
${\bullet}$ 소형 소염망 시제품 개발
${\bullet}$ 소염망 이용 격납건물 내 재장전 수조 수소 제어 방안 특허 등록
${\bullet}$ OECD/MCCI 실험 자료 수집 및 평가
${\bullet}$ MCCI 해석 방법론 개선(물 침투 효과, 다차원 침식 거동 ) 및 원자로 경우 평가 기술 구축
${\bullet}$ OECD/MCCI Analysis Workshop 참여를 통한 연구결과 국제적 공유
${\bullet}$ 증기폭발 코드 개선 (물질 효과, 다차원, 용융물 파쇄) 및 원자로 경우 평가 기술 구축

Abstract ▼

The scope of the project includes steam explosion experiments using prototypic materials, hydrogen combustion experiments for the development of a quenching screen, the development of a debris coolability model and the development of a new core catcher concept.
In the steam explosion research, 15

The scope of the project includes steam explosion experiments using prototypic materials, hydrogen combustion experiments for the development of a quenching screen, the development of a debris coolability model and the development of a new core catcher concept.
In the steam explosion research, 15 steam explosion experiments were performed using reactor materials including prototypic partially oxidized cerium $(UO_2+ZrO_2+Fe+Zr)$. The layer inversion experiments using partially oxidized cerium were also conducted among those tests and confirmed previous works. The evaluation technique for the thermodynamic phase diagram using the GEMINI code was also established. In addition, the material effect on the occurrence of a steam explosion was examined by establishing the physical and chemical analysis on the debris. For the precise measurement of the very high temperature and the very fast phenomena and so on, the two-color pyrometry and the axial tomography were improved. Finally, the measures drawn to confine the reactor core melt were registered as and applied to national and international patents.
For the development of a quenching mesh for the protection of the instruments from hydrogen combustion in the reactor, about 30 experiments were performed to develop a model for the estimation of the quenching mesh and finally a quenching mesh was developed.
For the establishment of cerium coolabilty estimation techniques, the models in a steam explosion code for the material effect, multi- dimensional effect and melt breakup were modified to estimate reactor cases. Along with collection and estimation of the experimental data obtained from OECD/MCCI project, the methodology for the MCCI analysis was improved by using the data and the estimation technique for the reactor case was established.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 최종연구보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...8
• CONTENTS...12
• 목차...16
• 표목차...20
• 그림목차...22
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...30
• 제 1 절 증기폭발위해도 평가 및 대처방안 수립...30
• 제 2 절 계측기 보호용 소염망 개발...33
• 제 3 절 노심용융물 냉각거동 평가기술 구축...34
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...38
• 제 1 절 증기폭발위해도 평가 및 대처방안 수립...38
• 제 2 절 계측기 보호용 소염망 개발...39
• 제 3 절 노심용융물 장기 냉각거동 평가기술 구축...40
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...42
• 제 1 절 증기폭발위해도 평가 및 대처방안 수립...42
• 1. 실험 계측 방법론 개선/적용...43
• 가. 중간 저장조 및 고속 격리 밸브 설치...43
• 나. 온도/정압/기포율/용융물 전달 속도 측정 방법 개선...45
• 다. 동압/동하중 측정 방법 개선...59
• 라. 축방향 토모그래피 개발 적용...60
• 마. 초고온 용융물 온도 측정 방법 개선...68
• 2. 물질 특성 평가/완화방안 원리 입증 실험...83
• 가. 물질 특성 평가 실험...83
• 나. 데브리 물리 화학 분석...120
• 다. Miscibiliy Gap 관찰 및 열역학적 상태도 해석...143
• 3. 증기폭발 위해도 평가...148
• 가. 증기폭발 실험 종합 보고서 작성...148
• 나. 증기폭발 위해도 평가 보고서 작성...157
• 다. SERENA 2단계 국제 공동 연구 추진...165
• 4. Core Catcher 타당성 평가...167
• 가. 개념 개발 및 특허 출원...167
• 나. 실험장치 설계 및 실험 결과...171
• 5. 결과 및 토의...194
• 제 2 절 계측기 보호용 소염망 개발...195
• 1. 계측기 보호용 소염망 개발...195
• 가. 연소격실 5개와 확장용기에서의 실험...195
• 나. 연소격실 7개와 확장용기에서 실험...203
• 2. 기기보호용 소염망 시작품 명세서...207
• 3. 소염망 성능 평가 모델 개발...212
• 4. 결과 및 토의...215
• 제 3 절 노심용융물 장기 냉각거동 평가기술 구축...216
• 1. 증기폭발해석 방법론 개선/적용...216
• 가. 분쇄모델 개선 검증...216
• 나. Lagrangian 모델 개선...220
• 다. 물질 효과평가 및 통합 모델 원자로 경우 적용 (TEXAS-V)...229
• 라. 다차원 모델 평가 및 통합 모델 원자로 경우 적용 (MC3D)...244
• 2. MCCI 해석 방법론 개선/적용...248
• 가. MCCI-1 실험 결과 검토 및 평가...248
• 나. 개별효과 모델 개발 및 평가...258
• 다. 원자로 경우 적용...275
• 3. 결과 및 토의...278
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...282
• 제 1 절 증기폭발 위해도 평가 및 대처방안 수립...282
• 제 2 절 계측기보호용 소염망 개발...284
• 제 3 절 노심용융물 장기 냉각거동 평가기술 구축...284
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...286
• 제 1 절 증기폭발 위해도 평가 및 대처방안 수립...286
• 제 2 절 계측기보호용 소염망 개발...287
• 제 3 절 노심용융물 장기 냉각거동 평가기술 구축...288
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...290
• 참고문헌...294
• 부록 A OECD/SERENA Phase 2 제안서...297