To demonstrate the applicability of RELAP5 to the prediction of the onset of flooding in the hot leg at the reflux condensation phase during mid-loop operation, numerical analysis is performed for the counter-current flow the horizontal pipe and hot leg geometry (horizontal pipe with the inclined riser) using the standard RELAP5/MOD3.2.2b code. It is found that the standard RELAP5, simulating the CCFL phenomena using interfacial friction along with the flow regime map, produces unsatisfactory results. The vapor flow rates, which lead to CCFL in the simulation of the standard RELAP5 for given liquid flow rates, are not in good agreement with the experimental results. Under the CCFL condition, it is observed that large oscillation exists in the flow rate, void fraction, and etc. and the liquid flow rate is much lower than that predicted by the CCFL model measured in the experiment.
The CCFL model of RELAP5 for the vertical volume is extended to the model for the horizontal and inclined volumes. The horizontal volume flow regime map and interfacial friction model coupled to the CCFL model are modified. And a new correlation developed from the Kang's experiment is implemented to the CCFL model of RELAP5. With this modified RELAP5, the analysis of CCFL phenomena in the horizontal pipe and hot leg geometry is performed, and produces reasonable results in comparison with experimental data.
기존의 RELAP5 코드가 정지간 운전중의 재순환 응축 상태에서의 고온관 내에서의 역류유동제한 현상에 적용 가능하는가를 확인하기 위해서, 수평관과 고온관 형태(수평관과 경사관이 이어진 형태)에서 기존 RELAP5/MOD3.2.2b 코드를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 이 연구에서 역류유동현상을 유동 형태에 따른 경계면 마찰력만으로 모사하는 RELAP 코드는 불만족스러운 결과를 낸다는 것을 알게 되었다. 기존의 RELAP5를 이용한 계산에서, 주어진 액체 유량에 대해 역류유동제한 현상이 발생하는 기체상 유량이 실험에서의 결과와 맞지 않았다. 또한 역류유동제한 상태 하에서, 유량이나 기공율 등에 많은 진동이 있었으며, 액체상의 유량도 CCFL 모델에서 예측되는 값이나 실험에서의 측정된 유량보다 아주 낮은 값이었다.
기존의 수직 체적에 대한 CCFL 모델을 수평 체적 및 경사진 체적을 위한 모델로 확장하였다. CCFL 모델과 연관된 수평체적에서의 유동 형태 도표와 상간 마찰력 모델이 수정되었다. 또한 강성곤의 실험에서 개발된 새로운 상관식을 CCFL 모델에 적용하였다.
수정된 RELAP5 코드를 이용하여, 수평관과 고온관 형태의 구조에 대해서 역류유동제한 현상에 대한 해석을 수행하였으며, 실험 데이터와 일치하는 결과를 얻었다.
