This study develops the one dimensional quasi-steady quenching model to be able to evaluate the nonuniform effect of the water penetration pattern by modeling the volume-averaged liquid saturation as the area fraction of penetrating water column.
The model is based on the assumption that the quench front leaves the quenched region and the unquenched region behind and that the interactions between two regions are neglected.
The quenched region isolated from the unquenched region by the liquid saturation is assumed to be formed by the primary heat transfer process which is controlled by CCFL condition, while the unquenched region is assumed to be cooled by steam which is generated in the quenched region.
The governing equations for the primary heat transfer process are derived by introducing the quasi-steady approximation using Leibnitz's rule for volume integration, the two coupled time-dependent equations for steam cooling in the unquenched region are also derived on the basis of some assumptions.
This study includes two approaches to treat CCFL condition, "Packed Bed Concept Approach" and "Imaginary Tube Concept Approach", and considers the subcooling effect of inlet water by calculating the pool temperature for each time step.
The sensitivity study is carried out in order to seek the better model and to verify the validity of the model.
It is shown from the comparison of the model prediction with the experimental data and the sensitivity study that the present models can be used for predicting the heat removal rate, the quench front velocity, and the area fraction of penetrating water column as well as the steam cooled particle temperature in the unquenched region with the reasonable accuracy.
노심 용융 사고시 녹은 노심 재료와 격납 용기내의 공동(Cavity)에 있는 물과의 반응에 의해 생긴 고온 파편층의 현열 제거 과정인 수냉 현상은 격납용기 내에서의 Steam Spike 현상과 콘크리트 침식 가능성을 정량적으로 평가하는 데 있어서 중요한 연구 과제이다.
본 논문에서는 기존의 실험 자료와 이론적 해석을 바탕으로 해서 실험에서 관찰되었던 수침 형태의 불규칙성을 해석하기 위하여 체적 평균한 Liquid Saturation 개념을 도입하여 일차원적 준 안정 모델을 개발하였다.
본 모델에서는 전체 Control Volume을 Liquid Saturation 개념을 도입하여 총괄적으로 급냉된 지역과 비급냉 지역으로 나누어서, 급냉된 지역은 CCFL 조건에 의해 지배되는 일차적 열전달 과정에 의해 열이 제거된다고 보고 비급냉 지역은 생성된 증기의 대류에 의해서 열이 제거된다고 보았다. 또, 파편층으로 유입되는 물의 저냉각(Subcooling) 정도에 따라 열제거에 미치는 영향도 고려하였다.
모델의 지배 방정식들은 시간 의존적 지배 방정식들은 Leibnitz 의 법칙을 이용한 준 안정 근사 이론에 따라 준 안정 지배 방정식들로 변환시킴으로서 얻어졌다.
보다 간단하고 현실적인 모델을 찾기위하여 두 가지 접근 방식(Packed Bec Concept Approach 와 Imaginary Tube Concept Approach)을 바탕으로 해서 여러 가지 민감도 해석을 행하였다.
실험치와의 비교와 민감도 해석을 통하여 간단하고 현실적인 모델을 찾았다.
