7.1 원자로 열설계 및 안전해석 HIPER 연료 임계열속시험 2015. 7. 16..

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1 7.1 원자로 열설계 및 안전해석 HIPER 연료 임계열속시험

2 목차 임계열속 (Critical Heat Flux, CHF) HIPER 연료 HIPER 연료 CHF 시험 및 상관식

3 임계열속 (Critical Heat Flux)

4 임계열속 (Critical Heat Flux, CHF)
핵연료 열적 성능 열전달의 물리적 한계점 ☞ 핵연료봉 손상을 의미 원자로심의 안전성 평가 기준 노심설계 및 안전해석의 만족 기준 핵연료 별 CHF 상관식으로 예측 복잡한 기하구조에서 발생되는 이상유동 시험자료로부터 개발된 상관식으로 예측

5 CHF 시험 시험부 (Test Section) 전형적 & 안내관 수로를 5x5 또는 6x6 봉배열로 모사

6 CHF 시험 시험부 (Test Section) 축방향 가열길이 실사 전기 가열봉 (Inconel ) 축방향 출력분포 4종
Uniform Skewed to Top (STT) COS Skewed to Bottom (STB) 설계/제작기간 약 12 ~ 24개월 소요

7 CHF 시험 시험변수 범위 원자로 운전 조건에서 핵연료의 극한을 모사 원자로 정상 운전영역 & 사고해석 영역
시험 중 전기 가열봉 손상 가능성 상존 손상 대비 약 30% ~ 40% 여분 가열봉 제조 시험부 제작비가 전체 시험 비용의 60%

8 HIPER 연료

9 HIPER16 연료 OPR1000 & APR1400 원전 CE 사 연료 도입 KNF 연료 개발 16x16 봉배열
Guardian PLUS7 HIPER16 IFM OPR1000 & APR1400 원전 16x16 봉배열 Big Guide Tube CE 사 연료 도입 STD, Guardian KNF 연료 개발 PLUS7 (WEC) HIPER16 9

10 HIPER16 연료 PLUS7 연료 중간 지지격자 혼합날개 장착 평균 약 13% 열적 성능 향상
평균 약 13% 열적 성능 향상 고건도(High Quality) 조건 최대 28% Fuel Rod Spring Dimple 10

11 HIPER16 연료 HIPER16 임계열속 시험 혼합지지격자 (IFM) 2개 추가 혼합날개 형상 유지
PLUS7 시험 자료 2종 5종 시험부 구성 균일 축방향 출력분포 2종 비균일 축방향 출력분포 3종 IFM Guardian PLUS7 HIPER16 11

12 HIPER17 연료 3-Loop WH형 원전 WEC 연료 도입 KNF 연료 개발 17x17 봉배열 OFA, V5, RFA
ACE7 (WEC) HIPER17 혼합날개 형상 변경 임계열속시험 ACE7 시험자료 3종 시험부 구성 Grid 7 Top Grid Grid 6 Grid 5 Grid 3 Grid 2 Bottom Grid IFM 3 IFM 2 IFM 1 Grid 4 IFM 4 IFM 5 17RFA 17ACE7 HIPER17 12

13 HIPER 연료 CHF시험 및 상관식

14 Maximum Loop Capacities
HIPER 임계열속시험 OMEGA-2 Loop (프랑스 CEA) HTRF 시험시설 과 시험시설 특성 유사 미국, 콜럼비아대학, 2003년 폐쇄 PLUS7 & ACE7 임계열속시험 임계열속 시험 방법 OMEGA : 입구온도 상승 & 출력 상승 HTRF : 출력상승 Maximum Loop Capacities OMEGA-2 HTRF Pressure [MPa] 16.5 Flow [Kg/s] 40 38 Temperature [oC] 345 343 Power [MW] 10 13

15 HIPER 임계열속시험 OMEGA-2 Loop

16 HIPER 임계열속시험 HIPER 모사 시험부 8종 시험부 수로형태 (봉 배열) 축방향 출력분포 HIPER16 KNF001
전형적 (5x5) 균일 혼합지지격자 KNF002 전형석 (6x6) 중간지지격자 KNF004 안내관 (6x6) 비균일 KNF005 전형적 (6x6) KNF006 HIPER17 KNF003 KNF007 안내관 (5x5) KNF008

17 임계열속시험 및 상관식 개발 현황 HIPER17 CHF 상관식 (KNF-X) 개발 완료 HIPER16 CHF 상관식
개발 자료군: ACE7 & HIPER17 시험자료 시험시설 별 자료 특이 경향 없음 현재 인허가 심사 중 HIPER16 CHF 상관식 가동원전용 상관식 개발 중 상관식 형태 발전소 내장 & 상관식 계수 입력으로 변경 가능 기존 PLUS7 상관식 형태 사용하여 상관식 개발 신규원전용 상관식 개발 중 다른 상관식 형태 적용

18 HIPER CHF 시험 현황 HIPER CHF 시험 CHF 시험 8종 완료 (‘10.10 ~ ‘15.04)
열혼합시험 2종 진행 중

19 고맙습니다.