초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 외벽냉각 및 코어캐쳐 열전달 및 임계열유속 최적평가 기술 개발
- 규제용 임계열유속 실험 DB 개발 구축
- 최적평가 모델상관식 개발
- 최적평가 방법론 개발

◼ 전체 내용
가. 1단계 1차년도
① 개발 목표
○ 구축 실험인프라 활용 DB 개발
○ 최신 연구 동향 및 모델 상과식 분석
② 개발 내용 및 범위
○ 하향형상 구축 실험 인프라 활용 DB 개발
- 하향가열면 구축 실험 인프라 활용 열전달 및 임계열유속

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
○ 외벽냉각 및 코어캐쳐 열전달 및 임계열유속 최적평가 기술 개발
- 규제용 임계열유속 실험 DB 개발 구축
- 최적평가 모델상관식 개발
- 최적평가 방법론 개발

◼ 전체 내용
가. 1단계 1차년도
① 개발 목표
○ 구축 실험인프라 활용 DB 개발
○ 최신 연구 동향 및 모델 상과식 분석
② 개발 내용 및 범위
○ 하향형상 구축 실험 인프라 활용 DB 개발
- 하향가열면 구축 실험 인프라 활용 열전달 및 임계열유속 DB 개발
· 경사각도(30°, 60°, 90°-수직 조건), 유속(대규모 물-공기 자연대류 유속 실험결과 기반 저유속 강제대류 실험 계획: 300-500 kg/m²-s) 및 압력(1, 2, 4 bar – 격납건물 설계압력 기준 고려) 복합인자효과 고려
· 국내외 타 기관 관련 DB 정리 및 포함
- 하향비가열면 (하향 국부속도장) 구축 실험인프라 활용
· 열전달 결과 기준 각 조건에서의 가열면 근처 국부 속도장 측정
· PIV 촬영기법을 활용한 이상유동장 측정
○ 최신 연구동향 및 모델상관식 분석
- 중대사고 대응전략 관련 최신 연구동향 분석
- 외벽냉각 및 코어캐쳐 모델상관식 분석
나. 1단계 2차년도
① 개발 목표
○ 하향가열면 열전달 및 임계열유속 DB 개발 구축
○ 중대사고 대응전략 설비용 최적평가 모델 상과식 개발
○ 중대사고 대응전략 설비 평가 방법론 분석
② 개발 내용 및 범위
○ 하향형상 열전달 및 국부속도장 DB 개발 구축
- 하향가열면 및 비가열면 DB 개발 구축
· 경사각도(30°, 60°, 90°), 질량유속(20-600 kg/m²-s), 압력(1, 2, 4 bar-격납건물 설계압력기준 고려), 가열면재질(스테인리스강, 탄소강-압력용기 재질) 및 냉각수(증류수 및 첨가제-붕산, TSP)의 복합인자효과 고려
· 국내외 타 기관 관련 DB 업데이트
- 실제 사고환경 반영에 따른 경향 분석
○ 외벽냉각 및 코어캐쳐용 최적평가 모델상관식 개발
- 복합인자 반영 모델상관식 개발
· 실제 비등 상황을 물리적으로 반영하는 기계모델상관식 개발
- 실제 중대사고환경에 적용 가능한 모델상관식 개발
- 구축 DB에 기반한 개발 모델상관식 검증 수행
· 실제 사고환경조건(경사각도, 유속, 압력, 가열면 재질 및 냉각수)하에서 측정된 복합인자 DB를 활용하여 개발모델상관식 검증 수행
○ 완화전략 설비 평가 방법론 분석
- 외벽냉각 및 코어캐쳐 열전달 성능 및 임계열유속 평가방법론 분석
다. 2단계 1차년도
① 개발 목표
○ 하향가열면 열전달 및 임계열유속 DB 개발 구축 완료
○ 중대사고 대응전략 설비용 최적평가 모델상관식 최적화
○ 중대사고 대응전략 설비 최적평가 방법론 개발
② 개발 내용 및 범위
○ 하향형상 시편 DB 개발 구축 완료
- 하향형상 시편 DB 보완실험 수행 및 구축 완료
- 실제 사고환경 조건 하 DB 경향 비교분석
○ 최적평가 모델상관식 최적화
- 구축 완료 DB 기반 최적평가용 모델상관식 최적화 수행
- 구축 DB에 기반한 최적화 모델상관식 검증 수행
· 실제 사고환경조건(경사각도, 유속, 압력, 가열면 재질 및 냉각수)하에서 측정된 복합인자 DB를 활용하여 개발모델상관식 검증 수행
- 사고환경에서의 예측 성능 비교평가
○ 최적평가 방법론 개발
- 외벽냉각 및 코어캐쳐 전략에 최적화된 냉각성능 최적평가 방법론 개발
- 새로운 방법론 채택에 따른 완화전략 설비 냉각성능 최적평가 수행

□ 연구개발성과
○ 중대사고 대응전략(외벽냉각 및 코어캐쳐) 규제용 실험 DB 구축, 최적평가 모델상관식 개발 및 최적평가 방법론 개발 등:
- 하향가열면 및 비가열면 열전달 및 임계열유속 DB 개발 구축
- 규제용 최적평가 모델상관식 개발, 최적평가 방법론 개발 및 적용
- 원자력 안전기술보고서 4건, SCI/SCIE 논문 4편
- 박사인력 1명, 석사인력 2명 배출 등 예상

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 한국형 원전의 경우 중대사고 완화를 위해 외벽냉각 및 코어캐쳐 전략을 채택하고 있어 관련 설비의 냉각성능에 대한 최적평가 수행이 필요함. 본 과제의 연구성과는 실제 중대사고환경을 반영한 DB로서 냉각성능 최적평가용 DB에 직접적으로 활용이 가능할 것으로 판단됨.
○ 기존 임계열유속 모델 개발 시에 다루지 못했던 환경조건들을 반영하여 임계열유속 최적평가 DB를 생산하여 적용성 및 확장성을 확보할 수 있음.
○ 본 연구에서 개발되는 모델상관식은 최적평가 DB와 5가지의 물리적 변수를 고려하여 만들어진 모델로서 중대사고 실제 환경조건을 가장 잘 반영할 수 있고, 추후 중대사고 종합해석 코드 개발 시 적용·활용 가능할 것으로 판단됨.
○ 본 과제에서 개발된 최적평가 방법론은 중대사고 완화전략 설비의 냉각성능 최적평가에 직접적으로 적용이 가능하고, 이를 통해 신뢰도 높은 DB를 생산하고 관련 규제기술 능력을 강화할 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1) 연구개발 목적 ... 6
• 2) 국ㆍ내외 연구개발 현황 ... 6
• 3) 연구개발의 필요성 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 56
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 57
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 57
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 58
• 7. 기타 ... 60
• 끝페이지 ... 63