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완화입자유체동역학 기법을 이용한 쓰나미 해석 및 원전 대처능력 평가를 위한 전산해석기술 개발

Development of Numerical Code based on Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)for Analysis of Behavior and Nuclear Plant Resistance for Tsunami

보고서 정보
주관연구기관 서울대학교
Seoul National University
연구책임자 김응수
보고서유형최종보고서
발행국가대한민국
언어 한국어
발행년월2017-07
과제시작연도 2016
주관부처 원자력안전위원회
Nuclear Safety and Security Commission
등록번호 TRKO201800002086
과제고유번호 1075000530
사업명 원자력안전연구개발
DB 구축일자 2018-03-10
키워드 쓰나미.완화입자유체 동력학.전산코드.검증실험.자연재해.Tsunami.Smoothed Particle Hydrodynamics.Numerical Code.Validation Experiment.Natural Disaster.
DOI https://doi.org/10.23000/TRKO201800002086

초록

• 본 과제는 완화입자유체동역학을 이용한 쓰나미 해석 및 원전 대처능력 평가에 관한 연구임.
• 원전에 쓰나미가 미치는 영향을 평가하기 위해 쓰나미 전파 특성 및 국내외 원전에 대한 쓰나미 규제방법을 조사하였으며 이를 기반으로 고수위, 저수위, 파압을 분석 변수를 설정.
• 완화입자유체동역학 기반의 전산해석 코드를 개발하였으며 쓰나미 해석을 위하여 전산적 조파기 및 고립파 해석을 위한 경계조건 처리 등을 구현함.
• 코드의 계산속도 및 성능을 향상을 위하여 GPU 기반의 병렬화를 진행하였으며, 입자쌍 검색방법을 개선

Abstract

Purpose& Contents
■ Purpose

After the Fukushima accident, interest in tsunamI-related safety issues in the nuclear reactors has increased. In this respect, the objective of this project is to develop a three-dimensional numerical analysis code to simulate the behaviour of the tsunamI near

목차 Contents

  • 표지 ... 1
  • 제 출 문 ... 2
  • 보고서 요약서 ... 3
  • 국문 요약문 ... 4
  • SUMMARY ... 7
  • Contents ... 10
  • 목차 ... 14
  • 제 1장. 연구개발과제의 개요 ... 17
  • 제 1절. 연구개발의 필요성 ... 17
  • 제 2절. 연구개발의 목적 및 범위 ... 18
  • 제 2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 19
  • 제 1절. 쓰나미의 개요 ... 19
  • 1. 쓰나미의 발생 ... 19
  • 2. 쓰나의 성장 (처오름) ... 19
  • 3. 쓰나미의 파괴력 ... 20
  • 제 2절. 쓰나미에 의한 원전사고 시나리오 ... 22
  • 1. 쓰나미와 원전의 안전성 ... 22
  • 2. 쓰나미에 의한 원전 사고 시나리오 ... 22
  • 제 3절. 쓰나미의 위험도 평가 방법론 ... 25
  • 제 4절. 후쿠시마 사고와 쓰나미 ... 27
  • 1. 동일본 대지진의 개요 ... 27
  • 2. 후쿠시마 사고의 경과 ... 27
  • 3. 쓰나미 및 발전소 사고에 의한 피해 ... 28
  • 제 5절. 국내 원전과 쓰나미 ... 30
  • 1. 우리나라 지진 및 쓰나미 역사 ... 30
  • 2. 국내 원전의 쓰나미 피해 가능성 ... 30
  • 3. 후쿠시마 사고 이후 쓰나미 대비 개선안 ... 31
  • 제 6절. 원전 쓰나미 관련 국제활동 ... 33
  • 1. IAEA 쓰나미 EBP 개요 ... 33
  • 2. IAEA Tsunami EBP 의 활동내역 ... 33
  • 3. 일본 원자력안전기구와의 협력 ... 34
  • 제 7절. 지진해일 수치해석 방법론 및 국내 원전 규제방법론 ... 36
  • 1. 쓰나미 해석 및 검증 방법론 ... 36
  • 2. 국내 원전의 쓰나미 규제요건 및 절차 ... 67
  • 제 3장. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 79
  • 제 1절. 원전 지진해일 해석 프로그램 개발 ... 79
  • 1. 완화입자유체동역학(SPH) 개요 ... 79
  • 2. 완화입자유체동역학 배경 이론 ... 81
  • 3. 쓰나미 해석 코드 개요 ... 84
  • 4. 고립파 해석코드 개발 ... 88
  • 5. 파동생성기의 전산적 설계 ... 97
  • 6. 해안구조물의 전산적 설계 ... 102
  • 7. 코드 병렬화 및 연산속도 평가 ... 105
  • 3. GPU 기반 병렬화 ... 113
  • 제 2절. 원전 지진해일 해석 프로그램 검증 실험 ... 118
  • 1. 실험장치 설계 및 제작 ... 118
  • 2. 실험 구조물 제작 ... 128
  • 3. 유동 측정 방법론 ... 130
  • 제 3절. 원전 지진해일 해석 프로그램 비교 검증 ... 159
  • 3.1. 코드 입력 및 조파 생성 모델 ... 159
  • 3.2. 코드 해석 결과 및 실험 결과와의 비교 분석 ... 168
  • 제 4절. 대양에서의 지진해일 모의 및 분석 ... 180
  • 1. 지진해일 해석 코드 선정 및 분석 ... 180
  • 2 ... 190
  • 3. 분석 결과 ... 203
  • 제 5절. 국내원전 근해 지진해일 모델링 및 분석 ... 225
  • 1. 국내원전 근해의 해일 거동을 위한 해석 모델식 설정 ... 225
  • 2. 대양 지진해일 모의결과를 이용한 입력조건 설정 ... 234
  • 3. 지진해일에 의한 원전 인근 수위변동 분석 ... 239
  • 4. COMCOT v1.7을 이용한 연안해석 결과와 비교분석 ... 243
  • 제4장. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 255
  • 제 1절. 목표달성도 ... 255
  • 1. 1차년도 목표달성도 ... 255
  • 2. 2차년도 목표달성도 ... 256
  • 3. 3차년도 목표달성도 ... 257
  • 제 2절. 관련분야 기여도 ... 262
  • 제5장. 연구결과의 활용계획 ... 263
  • 제 1절. 입자완화유체동역학 전산해석 코드의 활용계획 ... 263
  • 1. 원전 쓰나미 해석코드로의 활용계획 ... 263
  • 2. 원전의 중대사고 해석코드로의 발전 및 활용계획 ... 264
  • 제 2절. 격자기반의 쓰나미 모사 코드의 활용계획 ... 265
  • 1. 원전 쓰나미 해석코드로의 활용계획 ... 265
  • 2. 원전 쓰나미 사고 데이터베이스 구축 자료로서의 활용계획 ... 265
  • 제6장. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 267
  • 제7장. 연구개발결과의 보안등급 ... 268
  • 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 269
  • 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 270
  • 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 272
  • 제11장. 기타사항 ... 273
  • 제12장. 참고문헌 ... 274
  • 부록 A.1. 쓰나미 해석코드 NOAA 벤치마킹 데이터 ... 278
  • 부록 A.2. 쓰나미 모사 수치해석 코드 변수 및 입력자료 항목 ... 299
  • 부록 A.3. 월성원전에 대한 COMCOT v1.7을 이용한 쓰나미 파고 분석 ... 301
  • 끝페이지 ... 306

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연구자의 다른 보고서 :

참고문헌 (25)

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