하향가열 경사채널에 대한 유동비등 전산해석모델 개발

Abstract

본 논문은 하향가열 경사채널에 대한 유동비등 전산해석모델 개발 연구로 원자력발전소 중대사고시 노심용융물을 냉각시켜주는 core catcher 경사채널에서의 비등현상을 ANSYS CFX를 이용하여 모델 개발하는데에 목적이 있다.

경사채널 비등현상에 대한 실험적 연구가 선행되었고 실험 데이터를 통하여 모델 개발 및 해석 검증에 활용되었다. 이상유동 현상을 모델링 하기 위하여 ANSYS CFX의 wall boiling model과 MUSIG model을 사용하였고 기존 버전에서 두 모델을 동시에 사용할 수 없던 문제를 ANSYS customized version을 입수하여 개발 모델 해석을 수행하였다.

기본 wall boiling model은 수직 고압조건에 맞게 설정되었기 때문에 해석해야 할 경사 저압조건에 맞게 wall boiling model을 개선하였다. 기본 wall boiling model 적용결과 핵비등 생성 밀도가 과다하여 실험 데이터결과 보다 과열도가 낮게 나온다. 핵비등 생성 밀도를 줄이기 위해 과열도에 따른 핵비등 생성 밀도 상관식을 비교하였고 Basu 상관식이 적절하여 해석 모델에 적용 하였으나 여전히 핵비등 생성 밀도가 과다하여 과열도가 낮게 나온다. 경사채널 비등 실험 영상을 분석하여 실질적인 핵비등 생성 밀도를 측정하였고 상관식을 만들어 적용한 결과 실험결과 보다 과열도가 높게 나타났다. 실험에서 관찰된 sliding slug bubble에서의 liquid film evaporation을 모델에 적용한 결과 실험데이터와 비슷한 양상을 보인다.