KR20220151509A - Fuel handling system modeling method, evaluation method, and evaluation system for safety analysis of candu plant - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중수로형 원전의 연료교환기 모델링 방법, 평가 방법, 및 평가 시스템에 관한 것으로서, 특히 연료교환기 고장사고의 안전성을 분석하기 위한 연료교환기 모델링 방법, 평가 방법, 및 평가 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel exchanger modeling method, evaluation method, and evaluation system of a heavy water reactor type nuclear power plant, and more particularly, to a fuel exchanger modeling method, evaluation method, and evaluation system for analyzing the safety of fuel exchanger failures.
중수로형 원자력발전소의 정상운전 중 380개 채널에는 12개의 연료다발이 위치하고 있고 연료교체는 8다발만 신연료로 교체되며, 연료교체를 위해 양쪽에 연료교환기가 채널과 연결된다. 한 쪽에는 연료교환원이 수동으로 장입한 8개 신연료를 가지고 있다가 노심에 장전한다. 반대편에서는 8개의 조사된(irradiated) 연료다발이 연료교환기 내 매거진 챔버에 저장된다. 이 때 냉각수 충전이 안되어 사고가 발생할 수 있다.During normal operation of the heavy water reactor nuclear power plant, 12 fuel bundles are located in 380 channels, and only 8 bundles are replaced with new fuel, and fuel exchangers are connected to the channels on both sides for fuel replacement. On one side, a refueling attendant holds eight fresh fuels that are manually loaded and then loads them into the core. On the other side, 8 bundles of irradiated fuel are stored in the magazine chamber in the fuel exchanger. At this time, an accident may occur because the coolant is not filled.
중수로형 원전은 중수로 안전해석 권고문서인 C-6에 따라 연료교환기 고장사고에 대한 안전성 분석이 요구되고, 연료교환기 고장사고는 크게 ‘연료관마개가 원위치 되지 않은 사고’와 ‘연료교환기 냉각상실사고’로 구분된다. ‘냉각상실사고’는 연료교환기를 통한 사용후연료 방출과정에서 연료교환기 내부에 존재하는 연료의 냉각이 저하되는 사고로 연료교환기가 연료 과열로 파손에 이르게 할 수 있다. 연료교환기의 냉각기능상실을 야기하는 고장에는 ‘스타우트 플러그를 통한 누설’과 ‘중수 공급 및 귀환호스의 파단으로 인한 냉각수 공급 상실’ 등이 있다. ‘스나우트 플러그를 통한 누설’사고의 경우 붕괴열에 의한 가열로 피복재 온도가 800℃를 초과하여 연료가 파손되고 핵분열생성물이 누출되는 문제가 발생한다.For heavy water reactor type nuclear power plants, safety analysis on fuel exchanger failure accidents is required according to C-6, a document recommended for safety interpretation of heavy water reactors. '. A ‘cooling loss accident’ is an accident in which the cooling of the fuel existing inside the fuel exchanger is lowered during the process of discharging spent fuel through the fuel exchanger, which can lead to damage to the fuel exchanger due to overheating of the fuel. Failures that cause loss of cooling function of the fuel exchanger include 'leakage through stout plug' and 'loss of coolant supply due to breakage of heavy water supply and return hoses'. In the case of a ‘leakage through snout plug’ accident, the temperature of the cladding material exceeds 800℃ due to heating by decay heat, resulting in fuel damage and leakage of fission products.
중수로형 원전의 연료교환기 고장사고 평가 관련 종래특허로, 연료관 마개 내부에서 중수가 누설되는 것을 무인으로 감지할 수 있도록 한국등록특허 제10-0987166호는 중수로형 원자력발전소의 연료관채널 마개 누설탐지 장치를 개시한다. 상기의 선행특허문헌은 연료관 마개 내부에서 중수가 누설될 때 발생하는 고주파 음향인 탄성파 및 외부로 전달되는 저주파 음향신호를 이용하여 중수로형 원전의 연료관 채널의 중수 누설을 탐지할 수 있다.As a conventional patent related to the evaluation of fuel exchanger failures in heavy water reactor type nuclear power plants, Korea Patent No. 10-0987166 is a leak detection system for fuel pipe channel plugs in heavy water reactor type nuclear power plants to unmannedly detect the leakage of heavy water inside the fuel pipe plugs. start the device In the prior patent document, it is possible to detect heavy water leakage in a fuel pipe channel of a heavy water reactor type nuclear power plant by using an elastic wave, which is a high frequency sound generated when heavy water leaks inside a fuel pipe plug, and a low frequency sound signal transmitted to the outside.
종래의 경우, 중수로형 원전의 연료채널 또는 연료교환기의 고장사고를 탐지하는 기술은 다수 개시하고 있으나, 연료교환기 냉각상실사고를 평가하기 위해 연료교환기를 모델링하는 선행문헌은 개시된 바 없다. 따라서, 중수로형 원전의 연료교환기 고장사고 평가를 위해서 연료교환기의 구조 및 특성을 반영한 연료교환기 모델 개발이 요구되는바 중수로형 원전의 고장사고 해석을 위한 연료교환기 모델링 방법을 고안하게 되었다.In the prior art, a number of techniques for detecting a failure accident of a fuel channel or fuel exchanger of a heavy water reactor type nuclear power plant have been disclosed, but prior art documents modeling a fuel exchanger to evaluate a fuel exchanger loss-of-cooling accident have not been disclosed. Therefore, in order to evaluate fuel exchanger failures of heavy water reactor nuclear power plants, it is necessary to develop a fuel exchanger model that reflects the structure and characteristics of the fuel exchanger, so a fuel exchanger modeling method for failure analysis of heavy water reactor nuclear power plants has been devised.
본 발명은 연료교환기 모델링 방법에 있어서, 연료교환기 고장사고의 안전성을 열수력 거동 분석을 통해 평가하기 위해 연료교환기 내에 특정 영역과 연료다발을 모델링하는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method of modeling a specific region and a fuel bundle in a fuel exchanger in order to evaluate the safety of a fuel exchanger failure accident through thermal hydraulic behavior analysis in a fuel exchanger modeling method.
또한, 본 발명은 모델링된 연료교환기를 통해 연료교환기의 고장사고에 대한 안전성을 평가하는 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for evaluating the safety of a fuel exchanger against a failure through a modeled fuel exchanger.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 열수력 거동 분석을 수행하여 중수로형 원전의 연료교환기 고장사고를 해석하기 위한 연료교환기 모델링 방법에 있어서, 공급계통, 파이프 영역, 매거진 영역, 및 회수계통을 포함하는 연료교환기의 구성영역 중 매거진 영역을 분리하여 모델링하는 영역 모델링 단계; 및 상기 매거진 영역 내에 복수개의 챔버와, 상기 챔버 내의 연료다발을 모델링 하되, 연료다발의 출력량을 모델링 조건으로 상기 연료다발을 정규화하여 모델링하는 연료다발 모델링 단계;를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fuel exchanger modeling method for analyzing fuel exchanger failures of heavy water reactor type nuclear power plants by performing thermal hydraulic behavior analysis, including a supply system, a pipe area, a magazine area, and a recovery system. a region modeling step of separating and modeling a magazine region among constituent regions of a fuel exchanger to be modeled; And a fuel bundle modeling step of modeling a plurality of chambers in the magazine area and a fuel bundle in the chamber, normalizing and modeling the fuel bundle with an output amount of the fuel bundle as a modeling condition.
바람직하게, 상기 연료다발 모델링 단계는, 가장 높은 출력을 갖는 연료채널에서 방출된 연료다발의 출력량을 상기 모델링 조건으로 할 수 있다.Preferably, in the fuel bundle modeling step, an output amount of a fuel bundle discharged from a fuel channel having the highest output may be used as the modeling condition.
바람직하게, 상기 연료다발 모델링 단계는, 상기 연료다발의 정규화로 상기 매거진 챔버 내에 가장 높은 출력을 갖는 연료다발의 출력을 갖도록 나머지 연료다발을 모델링할 수 있다.Preferably, in the fuel bundle modeling step, the remaining fuel bundles may be modeled to have the output of the fuel bundle having the highest output in the magazine chamber by normalizing the fuel bundle.
바람직하게, 상기 영역 모델링 단계는 공급계통을 IBC로, 공급계통과 매거진 영역 사이에 형성되는 파이프 영역은 INLET으로, 매거진 영역을 CHANL로, 매거진 영역과 회수계통 사이에 형성되는 파이프 영역은 ORAM으로, 회수계통은 OBC로 정의하여 5단계의 영역으로 모델링할 수 있다.Preferably, in the area modeling step, the supply system is IBC, the pipe area formed between the supply system and the magazine area is INLET, the magazine area is CHANL, the pipe area formed between the magazine area and the recovery system is ORAM, The recovery system can be defined as OBC and modeled as a five-step area.
본 발명은, 연료교환기의 영역을 분할하고, 분할된 매거진 챔버 영역의 연료다발을 모델링하는 연료교환기 모델링 단계; 및 상기 연료교환기 모델링 단계에서 모델링된 연료교환기를 통해 연료다발이 손상된 조건의 상태일 때 고장사고에 대한 안전성을 판단하는 검증 단계;를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.The present invention includes a fuel exchanger modeling step of dividing an area of the fuel exchanger and modeling a fuel bundle in the divided magazine chamber area; and a verification step of determining safety against a failure accident when the fuel bundle is in a damaged condition through the fuel exchanger modeled in the fuel exchanger modeling step.
본 발명은, 연료교환기의 영역을 분할하고, 분할된 매거진 챔버 영역의 연료다발을 모델링하는 연료교환기 모델링 모듈; 및 상기 연료교환기 모델링 단계에서 모델링된 연료교환기를 통해 연료다발이 손상된 조건의 상태일 때 고장사고에 대한 안전성을 판단하는 검증 모듈;를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention, the fuel exchanger modeling module for dividing the area of the fuel exchanger, and modeling the fuel bundle of the divided magazine chamber area; and a verification module for determining safety against a failure accident when the fuel bundle is in a damaged condition through the fuel exchanger modeled in the fuel exchanger modeling step.
본 발명에 따르면, 영역 모델링 단계와 연료다발 모델링 단계를 통해 연료교환기와 연료다발의 구조 및 특성을 반영하여 신뢰성 있는 안전성 평가가 가능한 연료교환기를 모델링할 수 있다는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that a fuel exchanger capable of reliable safety evaluation can be modeled by reflecting the structure and characteristics of the fuel exchanger and the fuel bundle through the area modeling step and the fuel bundle modeling step.
또한 본 발명은, 연료다발 모델링 단계가 고출력인 연료다발이 연료교환기 내에 분포된 것으로 모델링하여 연료교환기의 고장사고의 안정성을 보수적으로 평가할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the present invention has an advantage that the fuel bundle modeling step can conservatively evaluate the stability of a fuel exchanger failure accident by modeling that a fuel bundle with high power is distributed in the fuel exchanger.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료교환기 모델링 방법의 구성도를 나타낸다.
도 2는 연료다발 모델링 단계를 설명하기 위한 실시예로, 도 2의 (a)는 가장 출력이 높은 채널에서 방출된 연료다발의 출력을 나타내는 표이고 도 2의 (b)는 연료교환기의 매거진 챔버에 연료다발이 위치하는 공간을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 37개의 PIN으로 구성된 연료다발의 실제 단면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료다발을 1개의 PIN으로 모델링한 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료다발의 시간에 따른 붕괴열 감소를 고려한 출력 감소율을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료교환기를 5개의 영역으로 분리하여 모델링한 것을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료교환기 평가 방법의 구성도를 나타낸다.1 shows a block diagram of a fuel exchanger modeling method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an embodiment for explaining the fuel bundle modeling step, Figure 2 (a) is a table showing the output of the fuel bundle discharged from the channel with the highest output, Figure 2 (b) is a magazine chamber of the fuel exchanger Indicates the space where the fuel bundle is located.
3 shows an actual cross-section of a fuel bundle composed of 37 PINs according to an embodiment of the present invention.
4 shows that a fuel bundle according to an embodiment of the present invention is modeled with one PIN.
5 shows an output reduction rate considering the decay heat reduction over time of a fuel bundle according to an embodiment of the present invention.
6 shows modeling of a fuel exchanger according to an embodiment of the present invention by dividing it into five areas.
7 shows a configuration diagram of a fuel exchanger evaluation method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by exemplary embodiments. The same reference numerals in each figure indicate members performing substantially the same function.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The objects and effects of the present invention can be naturally understood or more clearly understood by the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료교환기 모델링 방법의 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 연료교환기 모델링 방법은 영역 모델링 단계(S110) 및 연료다발 모델링 단계(S130)를 포함할 수 있다. 연료교환기 모델링 방법은 연료교환기의 냉각상실사고 중 스나우트 플러그를 통한 누설 사고의 안전성을 분석하기 위해 연료교환기를 모델링방법을 제시할 수 있다.1 shows a block diagram of a fuel exchanger modeling method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the fuel exchanger modeling method may include a region modeling step ( S110 ) and a fuel bundle modeling step ( S130 ). The fuel exchanger modeling method may suggest a fuel exchanger modeling method in order to analyze the safety of a leakage accident through a snout plug during a cooling loss accident of the fuel exchanger.
연료교환기 모델링 방법은 열수력 거동 분석을 위해 CATHENA 전산코드로 개발될 수 있다. CATHENA 코드란 중수로 열수력계통해석을 위하여 개발된 것으로 특히, 냉각재 상실사고 시 발생하는 열수력 현상을 예측하는 데 중점을 둔 것이다. 코드의 개발은 중수로의 광범위한 열수력 해석에 일차적인 목적을 두지만, 일반성을 가지도록 개발되고 있기 때문에 다른 계통의 열수력 거동에 적용할 수 있다.A fuel exchanger modeling method can be developed with CATHENA computer code for thermal hydraulic behavior analysis. The CATHENA code was developed for the analysis of the thermal hydraulic system of a heavy water reactor, with particular emphasis on predicting the thermal hydraulic phenomenon that occurs in the event of a coolant loss accident. Although the primary purpose of the development of the code is to analyze a wide range of thermal hydraulic power in heavy water reactors, it can be applied to the thermal hydraulic behavior of other systems because it is being developed to have generality.
연료교환기 모델링 방법은 중수로 열수력계통을 해석하여 냉각재 상실사고 시 발생하는 현상을 CATHENA 코드를 이용하여 예측할 수 있도록 연료교환기를 모델링하는 방법을 제시할 수 있다.The fuel exchanger modeling method can suggest a fuel exchanger modeling method to analyze the heavy water reactor thermal hydraulic system and predict the phenomenon that occurs in the event of a loss of coolant accident using the CATHENA code.
영역 모델링 단계(S110)는 공급계통, 파이프 영역, 매거진 영역, 및 회수계통을 포함하는 연료교환기의 구성영역 중 매거진 영역을 분리하여 모델링할 수 있다. 영역 모델링 단계(S110)는 연료교환기의 매거진 챔버 내에 조사된 연료다발의 붕괴열 특성 및 장전 조건에 따라 중수 유량에 전달되는 열량에 의해서 중수 온도, 압력, 기포율 등의 열수력적 상태 조건을 모의할 수 있도록 매거진 영역을 모델링할 수 있다. In the area modeling step (S110), the magazine area may be separated and modeled among the configuration areas of the fuel exchanger including the supply system, the pipe area, the magazine area, and the recovery system. In the area modeling step (S110), thermohydraulic state conditions such as heavy water temperature, pressure, and bubble rate are simulated by the amount of heat transferred to the heavy water flow rate according to the decay heat characteristics of the fuel bundles investigated in the magazine chamber of the fuel exchanger and the loading conditions. The magazine area can be modeled so that
영역 모델링 단계(S110)는 공급계통을 IBC로, 공급계통과 매거진 영역 사이에 형성되는 파이프 영역은 INLET으로, 매거진 영역을 CHANL로, 매거진 영역과 회수계통 사이에 형성되는 파이프 영역은 ORAM으로, 회수계통은 OBC로 정의하여 5단계의 영역으로 모델링할 수 있다.In the area modeling step (S110), the supply system is IBC, the pipe area formed between the supply system and the magazine area is INLET, the magazine area is CHANL, the pipe area formed between the magazine area and the recovery system is ORAM, and recovery The system can be defined as OBC and modeled as a five-level area.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료교환기를 5개의 영역으로 분리하여 모델링한 것을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 영역 모델링 단계(S110)는 연료교환기에 연결되어 중수를 공급할 수 있도록 IBC를 모델링할 수 있고, IBC로부터 CHANL까지 중수 유량이 형성되도록 INLET을 모델링 할 수 있다. 영역 모델링 단계(S110)는 연료교환기의 매거진 챔버 내에 조사된 연료다발의 붕괴열 특성 및 장전 조건에 따라 중수 유량에 전달되는 열량에 의해서 중수 온도, 압력, 기포율 등의 열수력적 상태 조건을 모의할 수 있도록 CHANL을 모델링할 수 있다. 영역 모델링 단계(S110)는 CHANL로부터 OBC까지 중수 유량이 형성될 수 있도록 ORAM을 모델링할 수 있고, 연료교환기에 연결되어 중수가 회수되도록 OBC를 모델링할 수 있다.6 shows modeling of a fuel exchanger according to an embodiment of the present invention by dividing it into five areas. Referring to FIG. 6 , in the area modeling step (S110), the IBC may be modeled to supply heavy water connected to the fuel exchanger, and the INLET may be modeled such that heavy water flow rate is formed from the IBC to CHANL. In the area modeling step (S110), thermohydraulic state conditions such as heavy water temperature, pressure, and bubble rate are simulated by the amount of heat transferred to the heavy water flow rate according to the decay heat characteristics of the fuel bundles investigated in the magazine chamber of the fuel exchanger and the loading conditions. CHANL can be modeled so that In the area modeling step ( S110 ), ORAM may be modeled so that a flow rate of heavy water may be formed from CHANL to OBC, and OBC may be modeled such that heavy water is recovered by being connected to a fuel exchanger.
연료다발 모델링 단계(S130)는 매거진 영역 내에 복수개의 챔버와, 챔버 내의 연료다발을 모델링 하되, 연료다발의 출력량을 모델링 조건으로 연료다발을 정규화하여 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 매거진 영역 내에 복수개의 챔버에 연료다발이 장전될 수 있도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 실제로 연료교체를 할 때는 12개의 연료다발 중 8개만 교체하는 것과는 달리, 안전성을 평가할 때 보수적으로 하기 위해 12개의 조사된 연료다발이 매거진 영역의 챔버에 장전되어 있는 것으로 모델링할 수 있다. In the fuel bundle modeling step (S130), a plurality of chambers in the magazine area and a fuel bundle in the chamber may be modeled, but the fuel bundle may be modeled by normalizing the fuel bundle with an output amount of the fuel bundle as a modeling condition. In the fuel bundle modeling step (S130), a plurality of chambers within the magazine area may be modeled so that the fuel bundle may be loaded. In the fuel bundle modeling step (S130), unlike replacing only 8 of 12 fuel bundles when actually replacing fuel, 12 irradiated fuel bundles are loaded into the chamber of the magazine area in order to be conservative when evaluating safety. can be modeled.
연료다발 모델링 단계(S130)는 가장 높은 출력을 갖는 연료채널에서 방출된 연료다발의 출력량을 모델링 조건으로 할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 가장 고출력 연료채널의 출력인 7.3MW의 출력량을 가진 연료채널에서 방출된 연료다발의 출력량을 모델링 조건으로 할 수 있다. In the fuel bundle modeling step (S130), the output amount of the fuel bundle discharged from the fuel channel having the highest output may be used as a modeling condition. In the fuel bundle modeling step (S130), the output amount of the fuel bundle discharged from the fuel channel having the output amount of 7.3 MW, which is the output of the highest output fuel channel, may be used as a modeling condition.
도 2는 연료다발 모델링 단계(S130)를 설명하기 위한 실시예로, 도 2의 (a)는 가장 출력이 높은 채널에서 방출된 연료다발의 출력을 나타내는 표이고 도 2의 (b)는 연료교환기의 매거진 챔버에 연료다발이 위치하는 공간을 나타낸다.Figure 2 is an embodiment for explaining the fuel bundle modeling step (S130), Figure 2 (a) is a table showing the output of the fuel bundle emitted from the channel with the highest output, Figure 2 (b) is a fuel exchanger represents the space where the fuel bundle is located in the magazine chamber of
도 2의 (a)를 참조하면, 연료다발 모델링 단계(S130)는 노심 내 연료채널의 출력이 7.3MW일 때, 연료교환기 내 연료다발의 총 출력이 142.974kW가 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP01(1번 연료다발)의 노심내 출력이 72.80kW, 연료교환기 내 출력이 1.543kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP02(2번 연료다발)의 노심내 출력이 399.97kW, 연료교환기 내 출력이 8.479kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP03(3번 연료다발)의 노심내 출력이 640.10kW, 연료교환기 내 출력이 12.802kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP04(4번 연료다발)의 노심내 출력이 785.71kW, 연료교환기 내 출력이 15.714kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP05(5번 연료다발)의 노심내 출력이 882.07kW, 연료교환기 내 출력이 17.465kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP06(6번 연료다발)의 노심내 출력이 935.00kW, 연료교환기 내 출력이 18.513kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP07(2번 연료다발)의 노심내 출력이 935.00kW, 연료교환기 내 출력이 18.045kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP08(8번 연료다발)의 노심내 출력이 882.93kW, 연료교환기 내 출력이 17.041kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP09(9번 연료다발)의 노심내 출력이 766.04kW, 연료교환기 내 출력이 14.631kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP10(10번 연료다발)의 노심내 출력이 594.26kW, 연료교환기 내 출력이 11.350kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP11(11번 연료다발)의 노심내 출력이 353.13kW, 연료교환기 내 출력이 6.427kW이 되도록 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 BP12(12번 연료다발)의 노심내 출력이 52.99kW, 연료교환기 내 출력이 0.964kW이 되도록 모델링할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 2 , in the fuel bundle modeling step (S130), when the output of the fuel channel in the core is 7.3 MW, the total output of the fuel bundle in the fuel exchanger may be modeled to be 142.974 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP01 (the first fuel bundle) is 72.80 kW and the power in the fuel exchanger is 1.543 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), the power of BP02 (the second fuel bundle) in the core may be 399.97 kW and the power in the fuel exchanger may be 8.479 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP03 (the third fuel bundle) is 640.10 kW and the power in the fuel exchanger is 12.802 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP04 (the fourth fuel bundle) is 785.71 kW and the power in the fuel exchanger is 15.714 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP05 (the fifth fuel bundle) is 882.07 kW and the power in the fuel exchanger is 17.465 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP06 (the sixth fuel bundle) is 935.00 kW and the power in the fuel exchanger is 18.513 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP07 (the second fuel bundle) is 935.00 kW and the power in the fuel exchanger is 18.045 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP08 (the 8th fuel bundle) is 882.93 kW and the power in the fuel exchanger is 17.041 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP09 (the ninth fuel bundle) is 766.04 kW and the power in the fuel exchanger is 14.631 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP10 (bundle No. 10) is 594.26 kW and the power in the fuel exchanger is 11.350 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP11 (bundle No. 11) is 353.13 kW and the power in the fuel exchanger is 6.427 kW. In the fuel bundle modeling step (S130), modeling may be performed such that the power in the core of BP12 (bundle No. 12) is 52.99 kW and the power in the fuel exchanger is 0.964 kW.
본 실시예에 따르면, 연료다발 모델링 단계(S130)는 가장 고출력을 갖는 연료채널에서 방출된 12개의 연료다발이 연료교환기의 매거진 영역 내 챔버에 장전된 것으로 모델링함으로써 보수적인 평가가 가능하도록 연료교환기를 모델링할 수 있다.According to the present embodiment, in the fuel bundle modeling step (S130), the fuel exchanger is modeled as having 12 fuel bundles discharged from the fuel channel having the highest output loaded into a chamber in the magazine area of the fuel exchanger to enable conservative evaluation. can be modeled.
도 2의 (b)를 참조하면, 연료다발 모델링 단계(S130)는 매거진 영역 내에 12개의 챔버를 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 H챔버에 연료다발 중 BP01과 BP02가 장전된 것으로 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 F챔버에 연료다발 중 BP03과 BP04가 장전된 것으로 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 D챔버에 연료다발 중 BP05와 BP06이 장전된 것으로 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 B챔버에 연료다발 중 BP07과 BP08이 장전된 것으로 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 N챔버에 연료다발 중 BP09와 BP10이 장전된 것으로 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 L챔버에 연료다발 중 BP11과 BP12가 장전된 것으로 모델링할 수 있다.Referring to (b) of FIG. 2 , in the fuel bundle modeling step (S130), 12 chambers may be modeled in the magazine area. The fuel bundle modeling step (S130) may be modeled as BP01 and BP02 of the fuel bundles loaded in the H chamber. The fuel bundle modeling step (S130) may be modeled as BP03 and BP04 of the fuel bundles loaded in the F chamber. The fuel bundle modeling step (S130) may be modeled as BP05 and BP06 of the fuel bundles loaded in the D chamber. The fuel bundle modeling step (S130) may be modeled as BP07 and BP08 of the fuel bundles loaded in the B chamber. The fuel bundle modeling step (S130) may be modeled as BP09 and BP10 of the fuel bundles loaded in the N chamber. In the fuel bundle modeling step (S130), BP11 and BP12 among the fuel bundles may be modeled as being loaded in the L chamber.
연료다발 모델링 단계(S130)는 연료다발의 정규화로 매거진 챔버 내에 가장 높은 출력을 갖는 연료다발의 출력을 갖도록 나머지 연료다발을 모델링할 수 있다. 본 실시예로, 연료다발 모델링 단계(S130)는 연료교환기 내 가장 높은 출력인 18.513kW의 출력을 갖는 연료다발인 BP06과 같은 출력을 갖도록 BP01 내지 BP05 및 BP07 내지 BP12를 정규화할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 정규화된 12개의 연료다발이 매거진 영역 내의 12개의 챔버에 하나씩 분포하도록 모델링할 수 있다.In the fuel bundle modeling step (S130), the remaining fuel bundles may be modeled to have the output of the fuel bundle having the highest output in the magazine chamber by normalizing the fuel bundle. In this embodiment, in the fuel bundle modeling step (S130), BP01 to BP05 and BP07 to BP12 may be normalized to have the same output as BP06, which is a fuel bundle having an output of 18.513 kW, which is the highest output in the fuel exchanger. In the fuel bundle modeling step (S130), 12 normalized fuel bundles may be modeled to be distributed one by one in 12 chambers in the magazine area.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 37개의 PIN으로 구성된 연료다발의 실제 단면을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 연료다발 모델링 단계(S130)는 실제로 37개의 PIN으로 구성된 하나의 연료다발을 가장 높은 출력을 가진 단일 PIN으로 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 연료교환기 안전성 평가에서 단일 PIN으로 모델링한 연료다발에서 연료손상 발생 시 나머지 36개의 PIN 모두에서도 동일하게 발생한다고 가정하므로 연료손상으로 인한 핵분열생성물 방출을 극대화 시킬 수 있다.3 shows an actual cross-section of a fuel bundle composed of 37 PINs according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , in the fuel bundle modeling step (S130), one fuel bundle consisting of 37 PINs may be actually modeled as a single PIN having the highest output. In the fuel bundle modeling step (S130), it is assumed that when fuel damage occurs in the fuel bundle modeled with a single PIN in the fuel exchanger safety evaluation, the same occurs in all of the remaining 36 PINs, so that the emission of fission products due to fuel damage can be maximized.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료다발을 1개의 PIN으로 모델링한 것을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 연료다발 모델링 단계(S130)는 단일 PIN으로 모델링한 연료다발을 실제 연료의 설계특성을 반영하여 반경방향과 축방향으로 모델링할 수 있다. 4 shows that a fuel bundle according to an embodiment of the present invention is modeled with one PIN. Referring to FIG. 4 , in the fuel bundle modeling step (S130), the fuel bundle modeled with a single PIN may be modeled in the radial and axial directions by reflecting the design characteristics of the actual fuel.
연료다발 모델링 단계(S130)는 반경 0m이상 0.06064m이하는 UO2로 구성된 제 1영역, 반경 0.06064m초과 0.06069m이하는 간극인 제 2영역, 반경 0.06069m초과 0.062159m이하는 ZIRCALOY로 구성된 제 3영역, 또는 반경 0.062159m초과 0.06216m이하는 ZRO2로 구성된 제 4영역으로 단일 PIN의 반경방향을 모델링할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 하나의 매거진 영역의 챔버에 2개의 연료다발이 장전되므로 단일 PIN의 축방향의 길이를 1.0287m가 되도록 모델링 할 수 있다. 연료다발 모델링 단계(S130)는 반경방향 또는 축방향으로 모델링된 연료다발의 단일 PIN 모델이 연료교환기의 매거진 영역 내의 12개의 챔버에 각각 장전되어 있는 것으로 모델링할 수 있다.In the fuel bundle modeling step (S130), a first area composed of UO 2 with a radius of 0 m or more and less than 0.06064 m, a second area that is a gap with a radius greater than 0.06064 m and less than 0.06069 m, and a third area composed of ZIRCALOY with a radius greater than 0.06069 m and less than 0.062159 m A region, or a fourth region composed of ZRO 2 with a radius greater than 0.062159m and less than 0.06216m, can model the radial direction of a single PIN. In the fuel bundle modeling step (S130), since two fuel bundles are loaded in the chamber of one magazine area, the axial length of a single PIN can be modeled to be 1.0287 m. In the fuel bundle modeling step (S130), a single PIN model of a fuel bundle modeled in a radial or axial direction may be modeled as being loaded into 12 chambers in the magazine area of the fuel exchanger, respectively.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연료다발의 시간에 따른 붕괴열 감소를 고려한 출력 감소율을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 연료다발 모델링 단계(S130)는 교환할 연료다발을 노심에서 연료교환기의 매거진으로 이동시키는데 요구되는 시간은 1500초 이상이 소요되므로, 연료교환기의 고장사고가 1500초에서 시작된 것으로 가정하고 그 이후 붕괴열 감소를 고려한 출력 감소율을 적용하여 연료다발을 모델링할 수 있다.5 shows an output reduction rate considering the decay heat reduction over time of a fuel bundle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, in the fuel bundle modeling step (S130), since the time required to move the fuel bundle to be replaced from the core to the magazine of the fuel exchanger takes more than 1500 seconds, it is considered that the failure of the fuel exchanger started at 1500 seconds. After that, the fuel bundle can be modeled by applying the power reduction rate considering the decay heat reduction.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 연료교환기 평가 방법의 구성도를 나타낸다. 연료교환기 평가 방법은 연료교환기 모델링 단계(S310) 및 검증 단계(S330)를 포함할 수 있다.7 shows a configuration diagram of a fuel exchanger evaluation method according to an embodiment of the present invention. The fuel exchanger evaluation method may include a fuel exchanger modeling step (S310) and a verification step (S330).
연료교환기 모델링 단계(S310)는 연료교환기의 영역을 분할하고, 분할된 매거진 챔버 영역의 연료다발을 모델링할 수 있다. 연료교환기 모델링 단계(S310)는 전술한 영역 모델링 단계(S110)와 연료다발 모델링 단계(S130)에서 수행되는 동작을 의미한다.In the fuel exchanger modeling step (S310), the area of the fuel exchanger may be divided and the fuel bundle in the divided magazine chamber area may be modeled. The fuel exchanger modeling step (S310) refers to the operation performed in the above-described area modeling step (S110) and fuel bundle modeling step (S130).
검증 단계(S330)는 연료교환기 모델링 단계(S310)에서 모델링된 연료교환기를 통해 연료다발이 손상된 조건의 상태일 때 고장사고에 대한 안전성을 판단할 수 있다. 검증 단계(S330)는 CATHENA 전산코드를 이용한 열수력 거동 분석을 통해 고장사고에 대한 안전성을 판단 할 수 있다. 검증 단계(S330)는 중수로 열수력계통을 해석하여 냉각재 상실사고 시 발생하는 핵분열생성물의 누출량에 대한 정량적인 값을 CATHENA 코드를 이용하여 판단할 수 있다.In the verification step (S330), safety against a breakdown accident may be determined when the fuel bundle is in a damaged condition through the fuel exchanger modeled in the fuel exchanger modeling step (S310). In the verification step (S330), safety against failure accidents can be determined through thermal hydraulic behavior analysis using CATHENA computer code. In the verification step (S330), the thermal hydraulic system of the heavy water reactor can be analyzed to determine a quantitative value for the amount of leakage of fission products generated in the event of a coolant loss accident using the CATHENA code.
연료교환기 평가 시스템은 연료교환기 모델링 모듈 및 검증 모듈을 포함할 수 있다. 연료교환기 모델링 모듈은 연료교환기의 영역을 분할하고, 분할된 매거진 챔버 영역의 연료다발을 모델링할 수 있다. 연료교환기 모델링 모듈은 전술한 연료교환기 모델링 단계에서 수행되는 동작과 같은 기능을 수행한다. 검증 모듈은 연료교환기 모델링 모듈에서 모델링된 연료교환기를 통해 연료다발이 손상된 조건의 상태일 때 고장사고에 대한 안전성을 판단할 수 있다. 검증 모듈은 전술한 검증 단계에서 수행되는 동작과 같은 기능을 수행한다.The fuel exchanger evaluation system may include a fuel exchanger modeling module and a verification module. The fuel exchanger modeling module may divide an area of the fuel exchanger and model a fuel bundle in the divided magazine chamber area. The fuel exchanger modeling module performs the same function as the operation performed in the fuel exchanger modeling step described above. The verification module may determine safety against a failure accident when the fuel bundle is in a damaged condition through the fuel exchanger modeled in the fuel exchanger modeling module. The verification module performs the same function as the operation performed in the verification step described above.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through representative embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications are possible to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, and should be defined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.
S110 : 영역 모델링 단계
S130 : 연료다발 모델링 단계
S310 : 연료교환기 모델링 단계
S330 : 검증 단계S110: area modeling step
S130: Fuel bundle modeling step
S310: fuel exchanger modeling step
S330: Verification step
Claims (6)
공급계통, 파이프 영역, 매거진 영역, 및 회수계통을 포함하는 연료교환기의 구성영역 중 매거진 영역을 분리하여 모델링하는 영역 모델링 단계; 및
상기 매거진 영역 내에 복수개의 챔버와, 상기 챔버 내의 연료다발을 모델링 하되, 연료다발의 출력량을 모델링 조건으로 상기 연료다발을 정규화하여 모델링하는 연료다발 모델링 단계;를 포함하여,
모델링된 연료교환기로 연료교환기의 고장사고에 대한 분석이 가능한 것을 특징으로 하는 연료교환기 모델링 방법.
In the fuel exchanger modeling method for analyzing the fuel exchanger failure accident of a heavy water reactor type nuclear power plant by performing thermal hydraulic behavior analysis,
A region modeling step of separating and modeling a magazine region among constituent regions of a fuel exchanger including a supply system, a pipe region, a magazine region, and a recovery system; and
A fuel bundle modeling step of modeling a plurality of chambers in the magazine area and a fuel bundle in the chamber, but normalizing and modeling the fuel bundle with an output amount of the fuel bundle as a modeling condition; Including,
A fuel exchanger modeling method, characterized in that the analysis of the failure accident of the fuel exchanger is possible with the modeled fuel exchanger.
상기 연료다발 모델링 단계는,
가장 높은 출력을 갖는 연료채널에서 방출된 연료다발의 출력량을 상기 모델링 조건으로 하는 것을 특징으로 하는 연료교환기 모델링 방법.
According to claim 1,
The fuel bundle modeling step,
A fuel exchanger modeling method characterized in that the modeling condition is an output amount of a fuel bundle discharged from a fuel channel having the highest output.
상기 연료다발 모델링 단계는,
상기 연료다발의 정규화로 상기 매거진 챔버 내에 가장 높은 출력을 갖는 연료다발의 출력을 갖도록 나머지 연료다발을 모델링하는 것을 특징으로 하는 연료교환기 모델링 방법.
According to claim 1,
The fuel bundle modeling step,
The fuel exchanger modeling method, characterized in that by normalizing the fuel bundle, modeling the remaining fuel bundle to have the output of the fuel bundle having the highest output in the magazine chamber.
상기 영역 모델링 단계는
공급계통을 IBC로, 공급계통과 매거진 영역 사이에 형성되는 파이프 영역은 INLET으로, 매거진 영역을 CHANL로, 매거진 영역과 회수계통 사이에 형성되는 파이프 영역은 ORAM으로, 회수계통은 OBC로 정의하여 5단계의 영역으로 모델링하는 것을 특징으로 하는 연료교환기 모델링 방법.
According to claim 1,
The area modeling step is
The supply system is defined as IBC, the pipe area formed between the supply system and the magazine area as INLET, the magazine area as CHANL, the pipe area formed between the magazine area and the recovery system as ORAM, and the recovery system as OBC. A fuel exchanger modeling method characterized in that modeling is performed as a step area.
상기 연료교환기 모델링 단계에서 모델링된 연료교환기를 통해 연료다발이 손상된 조건의 상태일 때 고장사고에 대한 안전성을 판단하는 검증 단계;를 포함하는
연료교환기 평가 방법.
A fuel exchanger modeling step of dividing an area of the fuel exchanger and modeling a fuel bundle in the divided magazine chamber area; and
A verification step of determining safety against a failure accident when the fuel bundle is in a damaged condition through the fuel exchanger modeled in the fuel exchanger modeling step;
Fuel exchanger evaluation method.
상기 연료교환기 모델링 단계에서 모델링된 연료교환기를 통해 연료다발이 손상된 조건의 상태일 때 고장사고에 대한 안전성을 판단하는 검증 모듈;를 포함하는
연료교환기 평가 시스템.a fuel exchanger modeling module that divides the area of the fuel exchanger and models a fuel bundle in the divided magazine chamber area; and
A verification module for determining the safety of a failure accident when the fuel bundle is in a damaged condition through the fuel exchanger modeled in the fuel exchanger modeling step;
Fuel Exchanger Evaluation System.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210058844A KR20220151509A (en) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | Fuel handling system modeling method, evaluation method, and evaluation system for safety analysis of candu plant |
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| KR1020210058844A KR20220151509A (en) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | Fuel handling system modeling method, evaluation method, and evaluation system for safety analysis of candu plant |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024106692A1 (en) | 2022-11-14 | 2024-05-23 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Immersion cooling battery module, and battery pack and vehicle including same |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100987166B1 (en) | 2008-09-18 | 2010-10-11 | 한국전력공사 | Acoustic Leak Detector for Fuel Channels in Heavy Water Reactor |
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2021
- 2021-05-06 KR KR1020210058844A patent/KR20220151509A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |