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자연순환 비등시스템의 유동 불안정성 연구에 대한 고찰

전문가 제언: ○ 자연순환은 원자로의 잔열 제거 및 비등수형 원자로의 정상 운전모드에 사용된다. 따라서 이론과 실험을 통하여 자연순환에서 발생하는 유동 불안정성을 정확하게 이해하고 설계와 운전에 반영하는 것이 대단히 중요하다.

○ 비등과정과 기포 반응도 피드백 간의 상호작용으로 인한 불안정성은 낮은 압력에서 지배적이다. 원자로가 운전하는 높은 압력(>1000 psia)에서는 피드백계수(∂k/∂<α>)가 대기압에 비하여 수 차수 낮으므로 안정성에 미치는 영향이 적다. 그리고 원자로에 사용하는 UO2 핵연료는 열 시간상수가 6~8초되므로 기포의 변화로 인한 열 생성의 변화는 감쇠된다. 따라서 원자로의 정상운전 중에 핵반응으로 인한 불안정성의 영향은 적다.

○ 자연순환 불안정성을 분석하기 위하여 원자로 해석에 사용되는 여러 가지의 중성자 및 열수력 코드가 사용되고 있다. 지난 수십 년간 컴퓨터는 계산속도와 기능면에서 괄목할 정도로 발전하였다. 독자적인 코드를 사용하는 대신, 중성자 동특성 코드와 열수력 코드를 결합하여 최적(BE: Best Estimate) 계산이 가능하다. 예를 들면 NESTLE 코드와 RELAP5를 결합하여 과도현상 최적계산이 가능하다.

○ 자연순환의 열수력 불안정성에 대하여 많은 이론적인 연구와 실험이 수행되었다. 차세대 원자로의 설계에서 광범위한 운전조건 하에서 자연순환 불안정 현상을 충분하게 이해하기 위하여 더 많은 실험과 연구가 필요하겠다.

저자: G.V. Prasad, M. Pandey, M.S. Kalra
자료유형: 학술정보