안전해석코드개발 - kins · 각모듈통합확인 개별효과실험검증 코 드 iets data...

가압경수형 원전

안전해석코드 개발

2009. 4. 6

하 상 준

한국전력공사 전력연구원

한전전력연구원제14회 원자력 안전기술 정보회의

목 차목 차

1. 사업 개요

2. 안전해석코드 개발 현황

3. 코드 검증 및 향후 개발 일정

4. 건의 사항

한전 전력연구원제14회 원자력 안전기술 정보회의2

[참고] 추진배경[참고] 추진배경

원

'02-'06 '06-

WH-CENP(구 ABB-CE)

WH KWU고유안전해석전산코드개발

성 능 분 석 LTC LOFTRAN -

Vendor 사용목적

계통 안전

원전

안전

Non-LOCA CESEC LOFTRAN NLOOP

HERM IT TWINKLE/ANCK MEDIUM

RETRAN-

MASTER-TORC통합 코드노심 다차원 Kinetics 분석

계통 안전분석 K

NA

KN

A

전해석코

STRIKIN II PAD/LOC/BART BETHY -SB,LB

TORC/CETOP THINC/BANDIT PUMA TORC/CETOP

(Unicorn-TM)

노심 열수력/ DNBR 분석

핵연료 분석

AP

AP 코

드

개발

(KNAP)

/ / /

SBLOCA CEFLASH-4AS NOTRUMPRELAP5/MOD2-

RH2RELAP(App.K)

Blowdown CEFLASH-4A SATAN 6 LECK-4LOCA

심 수력/ 분석 발(SPA

(sEM)

Blowdown CEFLASH 4A SATAN 6 LECK 4

Reflood COMPERC II BASH(WREFLOOD) WAK-3

KREMLOCA

* 적색은 미 정부 제한코드('07년 이후 사용불가)

ACE)

(KREM)


1 사업 개요(1/4)1. 사업 개요(1/4)

사업명 : 원전 안전해석코드개발사 명 해석 개

전력산업연구개발사업(지식경제부지원)

최종목표: PWR 원전 안전해석코드개발 및 인허가취득최종목표 PWR 원전 안전해석 개발 및 인허가취득

1단계 (’06.10-’10.3) 2단계 (’10.4-’12.12) 3단계 (’13.1-’15.12)

안전해석코드 개발 검증/인허가신청 인허가 취득목표

단계

안전해석코드 개발 검증/인허가신청 인허가 취득

코드/방법론 요건 개발

목표

설계해석 방법론 구축

I/O 개선 (GUI환경)

BDBA 해석체계 구축

코드 유지보수 체계 구축

이상유동 모델/보조방정식/특수열수력/기기 모델/

연구개발내용

계통코드/격납건물 모델 통합 설계성능해석체계 구축특수열수력/기기 모델/격납건물 분석 모델 개발

Pilot 코드 개발 및 모델 통합

실증실험내용

데모버전 개발

실증실험

코드 인허가 신청 코드 인허가 취득

코드 확인/디버깅 인허가 질의 답변코드 검증 및 디버깅

실증실험 실증실험


데모버전 개발 인허가 신청 인허가 취득

1 사업 개요(2/4)1. 사업 개요(2/4)

계통해석코드(SPACE) 격납용기코드

모델통합

구조/입출력

(KEPRI)

지배방정식

(KOPEC)

보조방정식

(KAERI)

특수현상/기기모델

(KNF)

APR1400적용성

(KHNP)

격납용기 모델

(KEPRI FNC)(KEPRI) (KOPEC) (KAERI) (KNF) (KHNP) (KEPRI, FNC)

코드 사용자 요건


1 사업 개요(3/4)1. 사업 개요(3/4)

최종 성과물최종 성과물

원전안전해석코드(SPACE) 및 매뉴얼

격납용기분석코드및 매뉴얼격납용기분석코드및 매뉴얼

활용 계획활용 계획

가동원전및 신규원전사업 적용

원전 수출지원원전 수출지원


1 사업 개요(4/4)1. 사업 개요(4/4)


2 안전해석코드 개발 현황(1/9)2. 안전해석코드 개발 현황(1/9)

사업운영절차서

형상관리시스템

사업운영절차서

공정관리시스템사업/품질관리

안전해석

형상관리시스템

전문가 자문단

안전해석코드개발 코드개발요건서

코드 입출력

이상유동방정식

보조방정식

SPACE연구개발

기기/열구조체/동특성

격납용기모델 격납용기

한전전력연구원제14회 원자력 안전기술 정보회의8


SPACE 개발 방향SPACE 개발 방향대상원전: 국내 가압경수형원전가동원전: WH형 CE형 OPR1000가동 원전: WH형, CE형, OPR1000

건설 원전: APR1400

해석 범위해석 범위LBLOCA, SBLOCA, Non-LOCA

격납건물 질량 및 에너지 방출량 해석, 성능해석 등

전산언어: C++

지적재산권확보

※ SPACE: Safety and Performance Analysis Code For Nuclear Power Plant



Hydraulic Solvery

지배방정식: 다차원 계통 열수력 해석 가능

2상 3유동장(Vapor/Liquid/Droplet)2상 3유동장(Vapor/Liquid/Droplet)

9 conservation equations for continuous liquid, dispersed liquid, vapor fields

Mass equations for non-condensable gas, boron

1D, Multi-D(3D),

격자계 구성: Structured, Unstructured Mesh

수치해석: FVM, Semi-Implicit, Nearly Implicit수치해석 , p t, y p t



보조방정식보조방정식

유동맵

상간 열물질 /운동량 전달 상관식상간 열물질 /운동량 전달 상관식

벽면 열전달/운동량 전달 상관식

액적 이탈 및 침착 모델액적 이탈및 침착 모델

Reflood 모델Reflood 모델

다차원에서의상관식 처리



특수 현상 모델특수 현상 모델

Critical Flow, Counter-current Flow, Offtake, Form Loss, Mixture Level Tracking 모델, g 델

기기 모델

Pump Accumulator(SIT) Valve SeparatorPump, Accumulator(SIT), Valve, Separator, Pressurizer, ECC Mixer, 분기관, 터빈 모델

열구조체 모델열구조체모델

열전도체모델, 연료봉 모델

원자로 동특성 모델원자로 동특성 모델

트립 및 제어모델



격납용기 모델 개발격 용기 개

계통해석코드(SPACE) 성과물 활용

격납용기내현상 및 특성 반영격납용기내현상및 특성 반영저온, 저압, 응축, 비응축성 기체 영향

ESF 계통 모델 등

한전 전력연구원제14회 원자력 안전기술 정보회의


모델 개발 및 코드 검증을 위한 실험 수행모델 개발 및 코드 검증을 위한 실험 수행

PIRT 작성

개별효과실험 수행(다차원 이상유동현상)개별효과 실험 수행(다차원 이상유동현상)DOBO 실험장치 이용

물-공기 다차원 유동 실험

종합효과실험 수행(ATLAS)LBLOCA Reflood 1건 (분석보고서)

( )SBLOCA 모의 실험 2건 (파단 면적)

SGTR 모의 실험 2건 (파단 수량)



진도 현황진도 현황

각모델설계및모듈생산 완료I/O, Solver, 보조방정식, 기기/열구조체/동특성 모델 등I/O, Solver, 방정식, 기기/열구 체/동특성 델 등

모듈 통합 진행중

DOBO 및 ATLAS 실험 수행중DOBO 및 ATLAS 실험 수행중

공정율: 60%공정율: 60%



시험 결과(현시점)시험 결과(현시점)

개념적 열수력 분석 능력 확인No quantitative validationqConceptual & qualitative trend checking

모듈 통합기능확인


모델 및 통합확인 시험(1/10)모델 및 통합확인 시험(1/10)



Settle down problemSettle down problem



펌프 밸브 트립 및 제어 모델 작동 시험펌프, 밸브, 트립 및 제어 모델 작동 시험

1 0 1 0 0 0 0

1 0 1 2 0 0 0

1 0 0 2 0 0 0

1 0 0 4 0 0 0

1 0 0 6 0 0 0

1 0 0 8 0 0 0

Pre

ssur

e(Pa

)

0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0

1 0 0 0 0 0 0

T im e ( s e c )

0 .2

0 .3

0 .4

0 .5

area

_of_

flow

0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0

0 .0

0 .1

T im e ( s e c )



Pump testPump test



증기발생기이차측 시험증기발생기이차측 시험


모델 및 통합확인 시험(7/10)

Vertical 0.1m dia. 5 m tube at 1.0 bar with 3K subcooled liquid


3K subcooled water upward flow 0.001 m/s

pressure Vaporfraction05

0404

03

02

Liquidfraction

heater temperature

CHF

01

Heater: 88900W x5

CHF



Vertical 0.1m dia. 5 m tube at 1.0 bar with 3K subcooled liquid


3K subcooled water upward flow 0.001 m/s SAT

Transition Boil

Film BoilVapor

Convection

05

Heater: 88900W x5Sub &Nuc Boil

SATNuc Boil

Boil

04

03

02

Heater: 88900W x5 Nuc Boil

02

01

Node 1 remain at SAT Nucleate boilingNode 2-5: transition and SV



Vertical 0.1m dia. 5 m tube at 150.0 bar


SAT vapor downward flow 0.5 m/s

Vapor fractionVapor fraction05

04

03

Constant wall temp:300K cooling

Vapor

03

02

01

Liquid fraction

Vapor temperature



27


2526 28

2221

#110 FACE

#100 PIPE #200 PIPE

2

1

2

34

1#130 FACE


3 코드 검증 및 향후 개발 일정(1/2)3. 코드 검증 및 향후 개발 일정(1/2)

기초 검증 문제Plant

개념문제를통한 개별 모델 확인

각 모듈 통합 확인개별효과실험 검증 코

드

IETsData

Data

개별효과실험 검증국내 가용 SET DBPIRT–SET 실험 연계표 작성

종합효과실험 검증

드

검증 SETs Data

종합효과실험 검증사고유형별 IET 실험 비교 Matrix 작성

LBLOCA: ATLAS-xxx

(파단면적 기)

모델통합확인시험

기초검증문제 시험

SBLOCA(파단면적, 크기)-LOFT-xxx

SGTR, SLB, FLB, ATWS 등Component 별 matrix 작성:

모델 단위시험

p가압기열수력(가압기밸브개방/직접응축)밀림관 열수력(마찰, Chocking) 등

Plant Data


Plant Data

3 코드 검증 및 향후 개발 일정(2/2)3. 코드 검증 및 향후 개발 일정(2/2)

2단계4차년도3차년도2차년도

2008.9 2009.7 2010.3 2012.122007.10

(검증)(Demo 버전)3차년도2차년도

•설계서/모듈-I/OT/H Solver

•통합•모델 단위시험

•기초검증•매뉴얼 작성

•검증 수행•사용자그룹

-T/H Solver-보조방정식 등

•검증Matrix •사업적용


4 건의 사항4. 건의 사항

원전 수출지원을 위한 코드 조기개발 요구 증대원전 수출지원을 위한 코드 조기개발 요구 증대

코드개발일정 단축1단계 6개월 단축, 2단계 검증/방법론병행 개발(Nu-Tech2012)1단계 6개월 단축, 2단계 검증/방법론병행 개발(Nu Tech2012)

체계적인 코드개발및 인허가기간 단축을위한건의

건의 사항건의 사항원자로시설의전자매체를활용한 품질보증기록관리 규제지침(KINS/GT-N30, '06.12) 준용 개발중

구체적인전산코드품질보증 요건 및 전산코드 개발(심사)지침 필요

형상관리를포함한품질보증요건

전산코드의검증및 확인·평가(V&V)에 대한 기준전산코드의검증및 확인·평가(V&V)에 대한 기준

규제검증코드(MARS-KS 등)를 사업자 코드검증에활용 가능토록생산/배포(3차원 검증등에활용)


감사합니다감사합니다

본 사업은 지식경제부

전력산업연구개발 사업으로

수행되고 있습니다수행되고 있습니다


안전해석코드개발 - kins · 각모듈통합확인 개별효과실험검증 코 드 iets data...

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