Pool scrubbing physically removes radioactive aerosol during a severe accident in a nuclear power plant. The existing pool scrubbing analysis code had a limitation in being applicable only to the globule regime under low flow rate conditions. In this dissertation, the jet flow transition criterion was newly proposed through visualization experiments, image processing techniques, and optical fiber probe experiments under the condition of injecting air into the water, and various hydrodynamic factors were measured. In addition, a pool scrubbing experiment using aerosol particles was performed to measure the decontamination factor according to the injection speed in the upward nozzle condition. A hydrodynamic jet model was developed by creating an experimental correlation based on the data obtained through the experiment. The mechanism of the removal of aerosol particles in the jet flow was newly proposed by simulating the droplet collision, and a prediction model was developed using the decontamination factor data. As a result of verifying the decontamination factor model based on previous studies, it was confirmed that the decontamination factor prediction performance was improved compared to the existing pool scrubbing analysis code results under jet flow conditions.
수조 여과 현상은 원자력 발전소 중대사고 시 생성되는 방사성 에어로졸을 물리적으로 제거한다. 기존의 수조 여과 해석 코드는 낮은 유속 조건의 기포 주입 영역에서만 적용 가능한 한계가 있었다. 본 학위논문에서는 수조에 공기를 주입하는 조건에서 가시화 실험과 영상처리기법, 광섬유 프로브 실험을 통해 제트 유동 전환 기준을 새롭게 제시하고, 다양한 유체역학적 인자를 측정하였다. 또한, 에어로졸 입자를 이용한 수조 여과실험을 수행하여 상향 노즐 조건에서 주입 속도에 따른 제염계수를 측정하였다. 실험을 통해 획득한 데이터를 기반으로 실험 상관식을 만들어 유체역학적 제트 모델을 개발하였다. 제트 유동 내에서 에어로졸 입자가 제거되는 메커니즘을 액적 충돌로 모사하여 새롭게 제안하고 제염계수 데이터를 활용하여 예측 모델을 개발하였다. 이전 연구들을 바탕으로 제염계수 모델을 검증한 결과 제트 유동 조건에서 기존 수조 여과 해석 코드 결과보다 제염계수 예측 성능이 향상된 것을 확인하였다.
