NET 논문 소개
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● 제목 : Verification and Validation of CFD analysis for 1/7th scale model of APR1400 for CVAP
● 저자 : Giwon La, Kunwoo Yi (한국전력기술), Doyoung Ko, Kyuhyung Kim (한국수력원자력 중앙연구원)
- □ 미국 원자력규제위원회 규제지침서 1.20에서 원자로 내부에 작용하는 난류의 하중함수를 개발하거나 유동 속도 분포를 계산하기 위해 CFD 모델을 제안하고, 관련 가이드라인을 제시하였다.
- □ 규제지침서에 따르면 종합진동평가계획(Comprehensive Vibration Assessment Program)에서 CFD 모델을 활용하기 위해서는 시험 데이터를 기반으로 한 수치해 검증 및 확인이 필요하다.
- □ 본 연구에서는 난류에 의한 하중함수를 생산하기 위해 필요한 국부 유속 및 속도 분포 계산하기 위한 해석 방법론을 확립하고, 해석 결과의 신뢰성을 확보하기 위해 미국기계학회에서 제시한 검증 및 확인(V&V, Verification and Validation) 절차에 따라 해석 방법론을 검증하였다.
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□ APR1400 원자로내부구조물은 1/7 축소하여 검증을 수행하였으며, 그림 1과 같이 축소모형은 실제모형의 경계 조건을 충분히 반영하였다.
- □ CFD 모델의 검증 과정에서 수치 해석의 정확성을 평가하기 위해 미국기계학회에서 제시한 CFD V&V standard에서 권장하는 격자수렴지수(GCI, Grid Convergence Index)를 사용하였다.
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□ 격자수렴지수로 계산된 외삽해는 실험 데이터와 유사한 결과를 얻었으며, 미세 격자 모델로 계산된 압력계수와 실험 데이터는 적절하게 일치함을 확인하였다.
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□ 축소모형에서 원자로 냉각재의 속도 분포는 기하학적 구성에 따라 결정되므로, 검증된 격자 모델을 사용하여 유속 및 유동 분포를 계산하였다.
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□ 모델링 오차를 압력계수 기반으로 불확실성 범위 내로 추정하였으며, 해석과 실험 데이터 모두 모델링 오차 불확실성 범위 내에 위치하였고, 적절하게 일치하는 것을 확인하였다.
- □ 미국기계학회에서 제시한 검증 및 확인 절차에 따라 APR1400 축소모형의 유동해석 검증 및 확인 평가를 수행하였다.
- □ 수치해 검증 결과 축소모형의 유동해석에 사용될 격자의 적합함을 확인하였으며, 수치해 확인 결과 실험 데이터와 적절하게 일치함을 확인하였다.
- □ 난류하중함수 생산을 위한 국부 유속 및 속도 분포를 계산하기 위한 축소모델 유동해석 방법론으로 적합함을 확인하였다.
