초록 ▼

※ 국가핵융합연구소 (NFRI)에서는 한국형 핵융합 실증로 (K-DEMO)에 대한 선행연구를 진행하고 있다 . 한국형 핵융합 실증로의 블랑켓 (blanket)은 실증로에서의 전기생산 및 삼중수소 증식의 실증에 있어 중요한 역할을 하고 있으며 , 국가핵융합연구소에서는 핵융합 실증로에서의 블랑켓 디자인 모델로 판형 증식 블랑켓 (Plate-type breeding blanket)을 제시 하였다 . 이 블랑켓은 구조재 (structural material), 증식재 (breeder), 증배재 (multiplier) 및 상 , 하단에 분기

※ 국가핵융합연구소 (NFRI)에서는 한국형 핵융합 실증로 (K-DEMO)에 대한 선행연구를 진행하고 있다 . 한국형 핵융합 실증로의 블랑켓 (blanket)은 실증로에서의 전기생산 및 삼중수소 증식의 실증에 있어 중요한 역할을 하고 있으며 , 국가핵융합연구소에서는 핵융합 실증로에서의 블랑켓 디자인 모델로 판형 증식 블랑켓 (Plate-type breeding blanket)을 제시 하였다 . 이 블랑켓은 구조재 (structural material), 증식재 (breeder), 증배재 (multiplier) 및 상 , 하단에 분기관을 갖는 냉각채널 (cooling channel)로 구성되어 있다. 냉각재로는 15MPa, 300℃의 가압수를 사용하며 , 증식재로는 베릴륨 , 증배재로는 Li4SiO4, 구조재로는 F82H를 사용한다 . 각 구성요소의 허용 온도 조건은 베릴륨의 경우 600℃, Li4SiO4 의 경우 900℃, F82H의 경우 550℃ 이다 . 블랑켓에서는 블랑켓 내부에서의 중성자 반응을 통한 내부발열과 , first wall에서의 알파입자등을 통한 직접가열이 열원으로 존재하고 있다. 이 열원에 대한 분석은 국가핵융합연구소에서 MCNP (Monte Carlo N-Particle transport) 코드를 이용하여 분석하였으며 , 본 연구에서는 분석자료를 토대로 전산유체역학 (CFD) 코드중 하나인 CFX-13을 통해 열수력 해석을 수행하였다. 열해석의 경우 블랑켓 구성요소의 허용 온도 조건을 토대로 수행하였으며 유동해석의 경우, 연구에 사용한 블랑켓의 형상이 블랑켓의 상단과 하단에 위치한 분기관을 통한 다중유로의 구성임을 감안하여, 분기관의 높이를 5mm, 10mm, 20mm의 세 가지로 구성하여 분기관 높이에 따른 민감도 해석을 수행하였다 . 이때 분기관 높이가 20mm인 경우 최적의 온도 분포 , 유동 분포 및 압력강하를 나타내는 것을 확인하였다 .

Abstract ▼

The preliminary study of K-DEMO has covered in National Fusion Research Institute (NFRI). The thermal blanket of K-DEMO has an important role in demonstration of electric production and tritium breeding, and NFRI has suggested the plate-type breeding blanket for blanket design model of K-DEMO. The b

The preliminary study of K-DEMO has covered in National Fusion Research Institute (NFRI). The thermal blanket of K-DEMO has an important role in demonstration of electric production and tritium breeding, and NFRI has suggested the plate-type breeding blanket for blanket design model of K-DEMO. The breeding blanket consists of structural materials, breeders, multipliers, and cooling channels which has flow header on upper and lower side. The pressurized water (15MPa, 300℃) is used for coolant, beryllium as a breeder, Li4SiO4 as a multiplier, and F82H as a structural material. The temperature windows of each components are 600℃ for beryllium, 900℃ for Li4SiO4, and 550℃ for F82H. NFRI has analyzed the nuclear heating and direct heating in blanket using MCNP (Monte Carlo N-Particle transport) code. In this study, thermal-hydraulic analysis of a blanket is performed using CFX-13 as a CFD (Computational Fluid Dynamics) code. Thermal analysis is performed as satisfying the temperature window of blanket components and flow analysis is performed for flow header sensitivity analysis which used flow header heights of 5mm, 10mm, 20mm. Optimization in flow distribution, temperature distribution and pressure drop is confirmed in 20mm of flow header height.

목차 Contents

• 최종보고서(원자력대학생용) ... 1
• 요약 ... 2
• 1. 서론 ... 3
• 2. 판형 증식 블랑켓의 형상 및 열원 ... 4
• 2-1. 판형 증식 블랑켓의 형상 ... 4
• 2-2. 판형 증식 블랑켓의 열원 ... 7
• 3. 블랑켓 열해석 및 유동해석 ... 8
• 3-1. 블랑켓 냉각재 경계조건 및 해석방법 ... 8
• 3-2. 냉각재, 증식재, 증배재 및 구조재의 열적 제한 조건 조사 ... 9
• 3-3. 증식 블랑켓 열해석 수행 ... 10
• 3-4. 분기관의 높이에 따른 유동분포 민감도 해석 ... 12
• 4. 결론 ... 14
• <참고문헌> ... 14
• Appendix ... 15
• 끝페이지 ... 18