In order to analyze the FCI, MCCI, and DCH, information on the vessel ablation diameter is essentially needed. In this study, we developed the ablation model using heat balance equations for molten corium flow, crust layer, and molten wall film, respectively. Also we proposed the calculation method in order to determine the heat transfer coefficient applicable for molten corium discharge out of the reactor vessel using CFD calculation. It is based on the external turbulent correlation multiplied by the correction factor determined by CFD analysis considering real geometry and real materials. In order to reflect the effect of the crust formation on the molten wall film layer, the critical molten wall thickness concept was introduced and obtained by CFD. The ablation model was well validated with a mean error of 9.34% which is much smaller than those from the model of MELCOR. Also we investigated the impacts of the current model on the penetration-depth during FCI and containment pressure during DCH in real nuclear power plants.
FCI, MCCI 및 DCH 현상은 원자력 발전소 중대사고 시, 방사성 물질 외부 유출을 평가를 지배하는 주요 노외 현상이다. 위 현상들을 해석하기 위해서는 원자로 압력 용기 파손 크기가 필수적인 매개변수이다. 이를 위해 본 연구에서는 압력 용기 파손 확장 모델을 개발하였다. 지배방정식은 노심 용융물 유동, 각질층, 용융 벽층 각각에 1차원 열평형 방정식이 적용되었다. 해석에 필요한 열전달 계수는 노심 용융물 분출 현상을 CFD로 모사하여 관계식을 얻었다. 각질 형성에 관한 모델링은 Sehgal 그룹의 아이디어를 사용했지만, 잘 검증된 CFD 모델링을 적용하여 이를 개선하였다. 이 연구에서 개발 된 모델은 여러 실험 결과와 비교하여 9.23%의 평균 오차를 보였다. 또한 중대사고 종합해석코드인 MELCOR에 적용된 파손 직경 확장모델과 비교하여 더 정확한 모델을 제시했다. 개발된 모델을 통해 노외 현상인 FCI 및 DCH 해석도 이 연구에서 수행되었다.
