During the severe accident which can lead to core melt, particle bed may be formed in vessel or on the cavity floor by quenching of corium. If the heat removal from the particle bed is insufficient, reactor vessel or reactor cavity floor may be attacked by re-melted corium.
Therefore, the prediction of DHF with high accuracy is important for the design and safety analysis for severe accident.
The DHF is affected by many parameters such as, geometry of particle bed, system pressure, coolant properties, bottom flow, etc. Until now, considerable experimental or theoretical studies have been performed. However, the useful DHF correlation for various kinds of conditions, specially low pressure and low bottom flow conditions, has not been recommended. In this regard, the existing correlations have been assessed and the new correlation that can predict DHF under low pressure and low bottom flow conditions, has been developed.
In the other hand, during the quenching process of corium, violent fuel-coolant interaction, named steam explosion, can be occured. In this process, film boiling heat transfer will occur by the great temperature difference between corium and coolant. Therefore, to exactly estimate the heat transfer rate to the coolant, film boiling heat transfer coefficient should be identified, especially on spheres.
Especially, in severe accident condition, corium and water may interact with each other under single- and two-phase conditions with some relative velocity between them. In this regard, a series of correlations of film boiling heat transfer on spheres under single- and two-phase flow conditions have been developed based on heat transfer correlations without phase change. The correlations have been developed for the conditions of saturated single-phase flow, subcooled single-phase flow, upward two-phase flow and downward two-phase flow conditions, respectively. They predict well the film boiling heat transfer coefficients within ±20 % of error bounds.
중대사고시에 생성되는 입자층의 냉각가능성을 평가하기위해 건조열유속을 예측하여야 하며, 증기폭발에 있어서의 열전달을 예측하기 위한 구에서의 막비등 열전달을 예측하여야 한다. 이와 관련하여 저압과 저유속 조건에 적용할 수 있는 건조열유속 상관식과 단상- 이상-유동에 적용할 수 있는 구에서의 막비등 상관식을 개발하였다.
본 연구에서는 대기압, 저압 (0.33-5.8 기압), 저유속 (0-3.1kg/㎡sec) 조건에서 수행된 건조열유속 실험 데이터를 바탕으로 건조열유속 데이터 베이스를 구축 하였으며, 대기압하에서의 건조열유속을 예측하기 위해 제안된 관계식들을 데이터 베이스를 사용하여 평가하였다. 그리고, 저압과 저유속 조건에 적용할 수 있는 건조열유속 상관식을 개발하였다. 연구결과 기존의 상관식보다 더 정확한 예측결과를 얻었으며, 저압과 저유속 영역으로 적용범위를 넓혔다.
또한, 본 연구에서는 포화상태와 아냉각 상태의 단상류 내에 있는 구에서의 막비등 열전달과, 이상류 내에 있는 구에서의 막비등 열전달 실험 데이터를 바탕으로 구에서의 막비등 열전달 데이터 베이스를 구축하였으며, 상변화가 없는 구에서의 열전달 상관식을 확장하여 상변화가 있는 구에서의 열전달 상관식을 단상과 이상류에 대하여 개발하였다. Nusselt 수를 액체와 기체의 Reynolds 수와 Prandtl 수의 함수로하여 상관식을 개발하였다. 단상류와 이상류에 대하여 ±20% 오차범위 이내에서 예측하였으며, 자연대류 실험데이터 또한 ±20% 오차범위 이내에서 예측하였다. 또한 이 상관식은 극저온 액체 (액체 질소)에 적용할 수 있다.
