A simple numerical model has been developed to analyze the effects of releasing molten debris into the Containment Vessel(CV) which is filled with air in certain severe reactor accident scenarios. This model predicts the time dependent heat up of a gas atmosphere resulting from the gas-driven dispersal of high temperature debris droplets. The debris droplet phase is tracked in the Lagrangian frame and the gas phase is described by using single - volume lumped parameter approach.
It computes the transport of debris particles/droplets through the air in the containment by simplified debris pathway and evaluates heat exchanges between two phases. It also takes into account for the chemical reaction of the debris with the oxygen and the formation of aerosol by the vaporization of metal from the surfaces of droplets. This numerical model is used to simulate the Sandia National Laboratory(SNL) SURTSEY Direct Coantainment Heating tests. Computational results are compared with those obtained from experiments. It has agreements qualitatively with the experimental data
원자로의 중대 사고 시 1차 계통 내 에서 고압 용융 물의 방출에 기인한 격납용기 직접가열 현상은 발전소의 안전성에 관해서 연구되어야 할 중요한 분야 중의 하나이다.
사고로 인해서 1차 계통내 깨진틈을 통해 격납용기로 방출된 용융물은 고온 고압의 상태에서 용기내의 대기 및 용기벽과 대류 열전달을 일으키고, 용융 물질내의 금속성분은 대기 산소와 산화 반응을 한다. 또한, 금속 성분은 용융물의 표면에서 기화를 하며, 이로 인하여 격납용기 내에서 안개가 형성된다.
본 연구에서는 Sandia National Laboratory에서 행해진 실험을 모델로하여 격납 용기 직접 가열 현상을 모사하였다.
방출되는 용융물은 Lagrangian 좌표계로 다루어지고 가스유동과 격납용기 내의 대기를 다루기 위해서 격납용기를 하나의 관제역으로 하는 Lumped parameter 방법을 사용하였다.
본 연구에서 행해진 수치 해석 모델은 격납용기 내부의 대기의 가열되는 정도, 용융물과 대기중 산소와 화학반응이 일어나는 정도와 용융물 표면에서 금속 성분의 증발되는 양을 계산하였고 계산한 결과는 실험에서 측정한 결과와 비교적 일치하였다.
쓰여진 입력 매개변수들에 대한 압력의 민감도를 분석한 결과 개발된 수치 모델에서는 용융물과 방출가스 사이의 작용이 이들 변수들에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.
앞으로의 연구는 실험 용기에 적용한 결과를 토대로 실제 발전소 크기에 실제의 혹은 그것과 비슷한 내부 구조를 이룬 용기에다 적용할 수 있는 방향으로 수치 해석 모델을 개발해야 하겠다.
