초록 ▼

연구개발 목표
본 연구는 오지, 극지, 분산전원 시스템에 적합한 특수목적 초소형원자로 중 현재 가장 주목받는 액체금속 히트파이프 냉각 방식 원자로의 노심 열전달 현상에 대한 코드개발 및 실험연구임. 히트파이프 냉각 초소형원자로 노심 설계 및 안전해석을 위해서는 원자로 조건에 적용 가능한 히트파이프 열해석 코드 및 노심 열구조 해석코드가 필요함. 이에 본 연구는 기존 관련 코드들을 기반으로 이들 코드를 개발하고, 노물리 코드와 연계한 다물리 해석 체계를 개발하고자 함. 또한, 원자로 내 비균일 열속 조건을 모사한 열전달 실험을

연구개발 목표
본 연구는 오지, 극지, 분산전원 시스템에 적합한 특수목적 초소형원자로 중 현재 가장 주목받는 액체금속 히트파이프 냉각 방식 원자로의 노심 열전달 현상에 대한 코드개발 및 실험연구임. 히트파이프 냉각 초소형원자로 노심 설계 및 안전해석을 위해서는 원자로 조건에 적용 가능한 히트파이프 열해석 코드 및 노심 열구조 해석코드가 필요함. 이에 본 연구는 기존 관련 코드들을 기반으로 이들 코드를 개발하고, 노물리 코드와 연계한 다물리 해석 체계를 개발하고자 함. 또한, 원자로 내 비균일 열속 조건을 모사한 열전달 실험을 수행하고, 이를 개발한 코드 검증에 활용하고자 함.
○ 연구 목표
- 액체금속 히트파이프 냉각 초소형원자로 노심 열해석 코드 개발
- 히트파이프 및 모놀리스 열전달 실험 및 개발 코드 검증
- 히트파이프-열구조-노물리 연계 다물리해석 체계 수립 및 노심 안전성 평가

연구개발 내용
1단계 (2년)
○ 액체금속 히트파이프 냉각 초소형원자로 노심 열해석 코드 개발
- 액체금속 히트파이프 열전달 해석을 위한 열저항 네트워크 코드 개선
◇ 비균일 열속분포 조건, 작동유체, 윜 형상, 세부 모델 확장
- OpenFOAM 기반 노심 상세 열해석 코드 개발
◇ 히트파이프 냉각 원자로 노심 열전도 해석을 위한 열해석 코드 개발
◇ OpenFOAM 열구조 코드를 기반으로 개발 진행
- 히트파이프 코드- 상세 열해석 코드 연계해석 기법 개발
◇ 히트파이프 코드-상세 열해석 코드 연계 다중스케일 해석 기법 수립
○ 히트파이프 및 모놀리스 열전달 실험 및 코드 검증
- 초소형원자로 노심 모사 축소 열전달 실험장치 설계
◇ 상사조건 도출 및 실험장치 설계: 단일파이프 및 다발 실험
◇ 개발 코드를 이용한 실험장치 예비해석
2단계 (3년)
○ 히트파이프 및 모놀리스 열전달 실험 및 코드 검증
- 단일 히트파이프 열전달 실험장치 제작 및 실험
◇ 균일 열속 조건 및 비균일 열속 조건 실험 수행
◇ 실험결과를 이용한 히트파이프 코드 검증
- 히트파이프 다발 열전달 실험장치 제작 및 실험
- 실험결과를 이용한 히트파이프-상세 열해석 연계 코드 검증
○ 열구조-히트파이프-노물리 연계 다물리 열해석 체계 수립
- 가상 노심 설계 및 노물리 해석
◇ 국내외 초소형원자로 자료에 기반한 가상 노심 설계
◇ 가상 노심 대상 노물리 해석 모델 수립
- 다물리 연계 노심 열해석 기법 개발
◇ 열구조-히트파이프-노물리 연계 다물리 해석 기법 수립
◇ 가상 노심 대상 정상상태/과도상태 해석 수행 및 노심 안전성 평가

활용계획 및 기대효과
(응용분야 및 활용범위 포함)
○ 활용계획
- 히트파이프 코드 및 원자로 노심 열구조 코드는 향후 육상용 초소형원자로 개발 시 노심 설계 및 안전해석을 위한 요소 기술로 활용될 것임.
- 비대칭 열속 조건에서의 히트파이프 성능에 대한 실험결과는 히트파이프 코드검증 자료로 활용될 것임.
- 액체금속 히트파이프 코드 개발 및 실험결과는 고온 히트파이프를 사용하는 다양한 열전달 시스템의 열해석에 확장 사용될 수 있음.
- 코드 간 연계해석 기법은 히트파이프를 사용하는 일반 열전달 기기에 대한 다중스케일 해석 도구로 활용될 수 있음.
○ 기대효과
- 히트파이프 냉각 원자로의 설계 및 안전해석에 요구되는 요소 기술 개발을 통해 본격적인 미래 원자로 개발에 대비
- 히트파이프를 사용하는 초소형원자로, 핵융합로, 고온열회수 시스템 등 미래 혁신 기술에 활용되어 국가 경쟁력 제고에 기여할 수 있음.
- 안전성이 입증된 초소형원자로는 전력수요 급증이 예상되는 미래 사회의 에너지원으로 널리 사용될 수 있을 것이라 기대됨

(출처 : 요약문 2p)