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(A) simplified computational scheme for thermal analysis of LWR spent fuel dry storage and transportation casks = 사용후 핵연료 건식 저장 및 수송 용기 열해석을 위한 단순화된 계산 기법
서명 / 저자 (A) simplified computational scheme for thermal analysis of LWR spent fuel dry storage and transportation casks = 사용후 핵연료 건식 저장 및 수송 용기 열해석을 위한 단순화된 계산 기법 / Chang-Hyun Kim.
저자명 Kim, Chang-Hyun ; 김창현
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1997].
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A simplified computational scheme for thermal analysis of the LWR spent fuel dry storage and transportation casks has been developed using two-step thermal analysis method incorporating effective thermal conductivity model for the homogenized spent fuel assembly. Although a lot of computer codes and analytical models have been developed for application to the fields of thermal analysis of dry storage and/or transportation casks, some difficulties in its analysis arise from the complexity of the geometry including the rod bundles of spent fuel and the heat transfer phenomena in the cavity of cask. Particularly, if the disk-type structures such as fuel baskets and aluminium heat transfer fins are included, the thermal analysis problems in the cavity are very complex. To overcome these difficulties, cylindrical coordinate system is adopted to calculate the temperature profile of a cylindrical cask body using the multiple cylinder model as the step-1 analysis of the present study. In the step-2 analysis, Cartesian coordinate system is adopted to calculate the temperature distributions of the disk-type structures such as fuel basket and aluminium heat transfer fin using three- dimensional conduction analysis model. The effective thermal conductivity for homogenized spent fuel assembly based on Manteufel and Todreas model is incorporated in step-2 analysis to predict the maximum fuel temperature. The presented two-step computational scheme has been performed using an existing HEATING 7.2 code and the effective thermal conductivity for the homogenized spent fuel assembly has been calculated by additional numerical analyses. Sample analyses of five cases are performed for NAC-STC including normal transportation condition to examine the applicability of the presented simplified computational scheme for thermal analysis of the large LWR spent fuel dry storage and transportation casks and heat transfer characteristics in the cavity of the cask with the disk-type structures such as fuel basket and aluminium heat transfer fin. The results of the present analysis are compared with the prediction results of ANSYS code in NAC-STC Safety Analysis Report (SAR). The predicted value of the maximum fuel temperature in the present analysis is slightly higher than the data in NAC-STC SAR and the difference is about 1.4℃. However, there are some discrepancies in predicting the temperature distributions of fuel basket and aluminium heat transfer fin because of insufficient input information about the ANSYS model.

사용후 핵연료 건식 저장 및 수송 용기 열해석을 위하여 균질화된 핵연료집합체의 유효열전도도 모델을 포함하는 2단계로 이루어진 단순화된 계산 기법을 개발하였다. 건식 저장 또는 수송 용기 열해석 분야의 적용을 위하여 많은 전산코드 및 해석모델이 개발되었음에도 불구하고, 사용후 핵연료의 핵연료봉 다발을 포함하는 기하학적 구조 및 캐비티에서의 열전달 현상의 복잡성 때문에 열해석에 많은 어려움이 발생한다. 특히, 핵연료 바스켓과 알루미늄핀과 같은 디스크 타입의 구조물이 고려될 경우, 캐비티에서의 열해석 문제는 매우 복잡해진다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여, 본 연구에서는 제1단계로서 원주좌표계에서 다중 동심원 모델을 이용한 캐스크 몸체의 온도구배를 구하고, 제2단계로서 직교좌표계에서 삼차원 전도 해석 모델을 이용하여 핵연료 바스켓 및 알루미늄핀과 같은 디스크 타입의 구조물의 온도분포를 구하였다. 최대 핵연료봉 온도를 구하기 위하여 Manteufel and Todreas 모델에 기초한 균질화된 핵연료집합체에 대한 유효열전도계수 모델이 제2단계 열해석에 포함되었다. 본 연구에서 제시한 계산 기법은 기존의 HEATING 7.2 코드를 이용하여 수행하였고 균질화된 핵연료 집합체의 유효열전도계수는 별도의 수치해석적인 방법을 이용여 계산하였다. 대형 건식 수송 및 저장 용기 열해석을 위한 본 연구에서 제시한 계산 기법의 적용석 및 핵연료 바스켓 및 알루미늄핀과 같은 디스크 타입의 구조를 가지는 용기의 캐비티에서의 열전달 특성을 알아보기 위하여 정상수송조건을 포함한 5가지의 표본 계산을 NAC-STC에 적용하여 수행하였다. 본 연구의 계산 결과를 NAC-STC SAR에 있는 ANSYS 코드에 의한 예측 결과와 비교하였다. 본 연구에서의 최대 핵연료 온도 예측치는 NAC-STC SAR의 결과 보다는 약 1.4℃ 정도 높게 예측하였다. 그러나 핵연료 바스켓 및 알루미늄핀의 온도분포의 예측에서는 ANSYS 모델의 불충분한 정보 때문에 약간의 차이가 존재한다.

서지기타정보

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청구기호 {MNE 97003
형태사항 vi, 69 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김창현
지도교수의 영문표기 : Moon-Hyun Chun
지도교수의 한글표기 : 전문헌
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 원자력공학과,
서지주기 Reference : p. 63-67
주제 Thermal analysis
Spent fuel
Dry storage and transportaion cask
열해석
사용후 핵연료
건식저장 및 수송 용기
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