초록 ▼

• 원자로 중대사고 시, 외부전원 없이 높은 열전달 기능을 수행할 수 있는 히트파이프와 제어봉 기능을 융합한 잔열 제거 시스템을 설계하여 원자력 발전소의 피동 안전성을 증진시키고자 함.
• 히트파이프 적용 가능성 평가 및 성능 예측을 위한 축소법칙 개발 및 CFD 해석을 진행함.
• 기존 히트파이프를 대상으로 진행 된 기초 연구들에 대한 DB를 구축하고, 히트파이프의 성능과 작동한계에 관한 관계식으로부터 무차원 척도화 핵심변수를 선정함.
• 무차원 변수가 히트파이프의 성능과 작동 제한 현상에 미치는 영향에 대한 실증

• 원자로 중대사고 시, 외부전원 없이 높은 열전달 기능을 수행할 수 있는 히트파이프와 제어봉 기능을 융합한 잔열 제거 시스템을 설계하여 원자력 발전소의 피동 안전성을 증진시키고자 함.
• 히트파이프 적용 가능성 평가 및 성능 예측을 위한 축소법칙 개발 및 CFD 해석을 진행함.
• 기존 히트파이프를 대상으로 진행 된 기초 연구들에 대한 DB를 구축하고, 히트파이프의 성능과 작동한계에 관한 관계식으로부터 무차원 척도화 핵심변수를 선정함.
• 무차원 변수가 히트파이프의 성능과 작동 제한 현상에 미치는 영향에 대한 실증적 실험을 진행하여 기존 관계식에서 고려되지 못했던 영역에서의 변수의 민감도가 평가됨
• 히트파이프의 작동 한계에 대하여 기존 관계식을 기본으로 추가적인 무차원변수의 영향을 고려한 척도화 법칙을 개발함.
• 무차원 변수의 영향 평가 및 실제 척도에서의 히트파이프의 성능 및 작동제한 현상을 평가할 수 있는 CFD 해석 및 실증실험이 진행됨. 히트파이프의 적용 효과가 정량적으로 평가됨.
(출처: 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Results of the Study
1. Derivation of major scaling factor
(1) Derivation of dimensionless parameters from geometry
Data base of former parametric studies for heat pipe were constructed. Various dimensionless parameters from various geometry and operating types of heat pipes were studie

IV. Results of the Study
1. Derivation of major scaling factor
(1) Derivation of dimensionless parameters from geometry
Data base of former parametric studies for heat pipe were constructed. Various dimensionless parameters from various geometry and operating types of heat pipes were studied and arranged through this research.
(2) Derivation of dimensionless parameters from operation limitations
Various dimensionless parameters from correlations for thermal performance and operating limitations of heat pipes were studied and arranged through this research.
(3) Literature survey on dimensionless parameters of heat pipe
Major scaling factor was determined through literature survey considering scope and conditions of this research.

2. Heat pipe experiments for scaling
(1) Empirical study on a dimensionless parameter of a heat pipe
To find out effect of selected dimensionless parameter on a heat pipe, empirical study with heat pipe experiments was conducted.
(2) Operating limitations and thermal performance experiments
Thermal performance and operating limitation of various heat pipes were checked to quantize the effect of the parameter.
(3) Investigation of length effect on a heat pipe
By comparing experimental results with correlations from formal studies, effect of length to a heat pipe operation was investigated.
Also, consideration of the effect in former correlations was checked.

3. Development of scaling law and CFD analysis
(1) Development of modifying factor using dimensionless parameter
Through quantization of length effect, a modifying factor using dimensionless parameter was developed to reduce newly found gap between experiment and former correlations.
(2) CFD analysis for feedback of scaling law
CFD analysis and scaling law development of hybrid heat pipe were conducted to validate the heat pipe application to a nuclear power plant.
(3) Hybrid heat pipe experiments to investigate thermal performance and operating limitations of hybrid heat pipe.
Thermal performance and operating limitations of hybrid heat pipe were predicted through down scaled experiment and CFD analysis. Also, length effect of hybrid heat pipe was checked to validate the reliability of scaling law.
(출처: Summary 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• Table of Contents ... 13
• 목차 ... 15
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 1절. 연구개발의 목적 ... 17
• 2절. 연구개발의 필요성 및 범위 ... 17
• 1. 연구 배경 및 필요성 ... 17
• 2. 연구의 범위 ... 18
• 3. 연구의 내용 및 방법 ... 19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 20
• 1절. 히트파이프 성능 향상 연구 현황 ... 20
• 2절. 히트파이프 적용 연구 현황 ... 21
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 24
• 1절. 히트파이프 주요 척도화 변수 도출 ... 24
• 1. 핵심 변수 무차원화 ... 24
• 2. 히트파이프 모델링 무차원화 ... 28
• 3. 히트파이프 척도화 변수 도출 ... 30
• 2절. 히트파이프 성능 및 작동 제한 검토 ... 32
• 1. 히트파이프 열전달 성능 ... 32
• 2. 히트파이프 작동 제한 ... 36
• 3절. 척도화 변수 검증 실험 및 척도화 법칙 개발 ... 48
• 1. 히트파이프 실험 장치 구축 ... 48
• 2. 실험 방법 ... 56
• 3. 실험 결과 ... 63
• 4. 히트파이프 비산한계 L/D 척도화 규칙 개발 ... 67
• 4절. CFD 모델링 개발 ... 71
• 1. 수치해석 이론 ... 71
• 2. 수치해석 모델 ... 74
• 3. CFD 모델 검증 ... 76
• 4. CFD 해석 결과 ... 79
• 5절. 원자로 노심 적용 히트파이프 모델 검증 ... 84
• 1. 원자로 노심 적용 히트파이프 성능 및 작동제한 실험 ... 84
• 2. 원자로 노심 적용 히트파이프 성능 예측 및 척도화 ... 85
• 3. 원자로 노심 적용 히트파이프 CFD 해석 ... 87
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 91
• 1절. 히트파이프 척도화 법칙 개발 ... 91
• 2절. CFD 해석을 통한 무차원 변수 영향성 평가 ... 91
• 3절. 하이브리드 히트파이프 냉각 성능 평가 ... 92
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 94
• 1절. 척도화를 통한 히트파이프 적용성 검토 방법론 ... 94
• 2절. CFD를 통한 척도화 타당성 검토 ... 94
• 3절. 하이브리드 히트파이프를 이용한 원자로 안전성 향상 ... 95
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 97
• 제7장 참고문헌 ... 100
• Appendix A. 히트파이프 모델링 무차원화 ... 111
• 끝페이지 ... 120