초록 ▼

1. 페블 베드 열유동 실증 실험 및 해석
본 연구에서는 면심 입방 격자 구조의 페블 베드 형상을 장착하기 위한 수직 풍동을 제작하였으며, 유속 측정을 위하여 비삽입형 유속 측정 방법으로 입자 영상 유속계를 자체적으로 개발하였다. 페블 표면의 국지 온도분포를 측정하기 위하여 히터와 온도 측정 시스템이 설치되었다. 빠른 유속에서 광원의 한계점을 극복하고 입자 영상의 질을 향상 시키기 위하여 PBMR-250MWth 의 레이놀즈 수21614를 동일하게 유지하여 상사성을 지켜 주면서 평균 유속을 줄일 수 있도록 축소화 모델 연구를 수

1. 페블 베드 열유동 실증 실험 및 해석
본 연구에서는 면심 입방 격자 구조의 페블 베드 형상을 장착하기 위한 수직 풍동을 제작하였으며, 유속 측정을 위하여 비삽입형 유속 측정 방법으로 입자 영상 유속계를 자체적으로 개발하였다. 페블 표면의 국지 온도분포를 측정하기 위하여 히터와 온도 측정 시스템이 설치되었다. 빠른 유속에서 광원의 한계점을 극복하고 입자 영상의 질을 향상 시키기 위하여 PBMR-250MWth 의 레이놀즈 수21614를 동일하게 유지하여 상사성을 지켜 주면서 평균 유속을 줄일 수 있도록 축소화 모델 연구를 수행하였다. 국지 표면 온도 측정에 있어서도, 실제 섭씨 900도에 달하는 출구온도와 열전달 유사성을 유지하며 상온에서 실험을 하기 위해 열전달 유사성 연구를 수행하였으며 기초적인 CFD 해석을 병행하며, 이전 연구자들의 전산 해석 결과와 실험 결과를 비교 분석하여 전산 해석시 반드시 고려해야 할 요소를 지적하였습니다.
2. 마이크로, 나노 스케일 이상유동 해석을 통한 원자력 안전성 증진 연구
가. 매크로 스케일에서의 이상유동 연구
매크로 스케일에서의 이상유동 특성 분석을 위한 수직 종합 유동 루프를 설계 및 제작하였고, 지능형 이상유동 패턴 분류 방법을 제시하였다.
나. 메조 스케일에서의 이상유동 연구
메조 스케일에서의 이상유동 연구를 위하여 중수형 원자로의 분기관에서 기포침윤 및 액적비산 메커니즘을 규명하였고, 이상유동 시계열 데이터의 카오스 동특성을 분석하였다.
다. 마이크로 스케일의 이상유동 연구
마이크로 스케일의 이상 유동을 분석하기 위하여 경계면적 밀도의 관계식의 배경압력 효과를 나타내기 위한 관계식 개선 방법론을 제시하였고 경계면적 운동량 전달항 중 lift force를 공리화 하기 위한 기초 실험으로 기포 상승실험을 수행하였다.
라. 나노유체의 열전도성 증대 특성 연구
나노유체의 열전도성 증대 특성을 연구하여 안전운전의 마진 증대를 위한 기초 연구를 하며, 원자로의 냉각효율 증대를 위한 기초 실험을 수행하였다.

Abstract ▼

1. Study of thermal hydraulic analysis of Pebble bed reactor core of HTGR In the present study, a vertical wind tunnel was constructed for the pebble bed geometry in the structure of Face Centered Cubic(FCC) and the flow field was measured by using the Particle Image Velocimetry(PIV) directly. In or

1. Study of thermal hydraulic analysis of Pebble bed reactor core of HTGR In the present study, a vertical wind tunnel was constructed for the pebble bed geometry in the structure of Face Centered Cubic(FCC) and the flow field was measured by using the Particle Image Velocimetry(PIV) directly. In order to measure the local surface temperature, the heating system and temperature measurement system were installed in the wind tunnel. Due to the limitation of the accessibility of the light for particle identification and the improvement of image quality, the system is scaled up to reduce the mean flow velocity by keeping the same Reynolds number, as 21614, of the PBMR-250MWth. For the experiment in the room temperature instead of the high temperature, as 900oC of the HTGR, the study of the heat transfer analogy was performed.
2. Nano Scale Two-phase Flow
i. Macro Scale Two-phase Flow
Vertical two-phase loop was constructed for character analysis of two-phase flow. Two-phase flow pattern identification using an artificial neural network was provided.
ii. Meso Scale Two-phase Flow
Bubble permeation and droplet scattering mechanism in branch pipe of a heavy water nuclear reactor were analyzed. Dynamic behaviour of two-phase flow time series data analysis was performed.
iii. Micro Scale Two-phase flow
Equation improvement method to indicate the pressure effect of interface area density equation was adopted. Basic experiment of bubble rising was performed to axiomize lift force from the interface area momentum.
iv. Nano Scale Two-phase Flow
Basic research of thermal conductivity enhancement characteristics of Nanofluid and Cooling efficiency enhancement were analyzed.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• 목차 ... 15
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 25
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 제 1 절 페블 베드 열유동 실증 실험 및 해석 ... 28
• 제 2 절 마이크로, 나노 스케일 이상유동 해석을 통한 원자력 안전성 증진 연구 ... 34
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 58
• 제 1 절 페블 베드(Pebble Bed) 열유동 실증 실험 및 해석 ... 58
• 1. 페블 베드 열유동 분석을 위한 시스템 설계 ... 63
• 가. 축소화 및 풍동의 유체 거동 시뮬레이션 연구 ... 63
• 나. 고온 페블 유동장 측정을 위한 풍동 설계 전략 및 제작 ... 89
• 2. 3차원 유체 속도장 측정 도구 개발 ... 101
• 가. PIV 알고리즘 개발 ... 101
• 나. PowerLED 슬릿 광원 개발 ... 111
• 3. 페블 표면 온도 측정 시스템 및 측정 결과 ... 137
• 가. 페블 표면 온도 측정 시스템 ... 137
• 나. 페블 표면 온도 측정 결과 ... 152
• 4. CFD 전산 해석 ... 161
• 가. mesh 형성 ... 161
• 나. 전산 해석 결과 ... 169
• 제 2 절 매크로, 메조, 마이크로 및 나노 스케일 안전 관련 다상 유동 분석 ... 187
• 1. 매크로 스케일 안전 관련 다상 유동 분석 ... 187
• 가. 이상유동루프의 설계 및 제작 ... 187
• 나. 인공신경망 알고리즘과 퍼지멤버쉽 유동패턴맵 ... 207
• 2. 메조 스케일 안전 관련 다상 유동 분석 ... 224
• 가. 분기관 유동 ... 224
• 나. 카오스 분석 ... 244
• 3. 마이크로 스케일 안전 관련 이상유동 분석 ... 267
• 가. Interfacial transport phenomena ... 267
• 나. Interfacial momentum transport ... 282
• 4. 나노 스케일 안전 관련 다상 유동 분석 ... 307
• 가. 실험장치 개발 및 제작 ... 307
• 나. 나노 유체에서의 기포 크기와 이탈 빈도 ... 347
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 371
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 373
• 제 6 장 참고문헌 ... 374
• 부록 A 페블베드 풍동실험장치 설계도면 ... 384
• 연구성과(연구마루 입력성과) ... 390
• 자체평가의견서 ... 401
• 수정·보완요구사항 대비표 ... 408