Research reactors serve as radioisotopes and neutron sources for research fields, including non-destructive testing and radioisotope treatment. This study was conducted on the critical heat flux (CHF), which is one of the design basis criteria of research reactors which use plate-type fuel. The stable CHF database for rectangular channel was constructed excluding the flow instability data and prediction performance of existing correlations were evaluated. Among them, to improve the applicability of CHF LUT to rectangular channel, correction factor was developed and Sudo and Kaminaga correlation was improved as well. In addition, for deep understanding on CHF phenomena and further applicability to outside of applicable range for subcooled flow boiling condition, mechanistic approach has been conducted based on liquid sublayer dryout model. The suggested model showed good prediction performance among existing liquid sublayer dryout models which were developed for tube condition.
연구용 원자로는 전기 생산이 목적이 아닌 비파괴 검사 혹은 치료에 쓰이는 방사선 동위원소 및 중성자 선원을 얻는 것이 목적인 원자로이다. 본 연구에서는 판형 핵연료를 사용하는 연구용 원자로의 주요 설계 기준 요건 중 하나인 임계열유속에 대하여 연구를 수행하였다. 이를 위하여 연구용 원자로의 환경을 모사한 좁은 수직 사각관에서 수행된 임계열유속 데이터를 모아 유동 불안정 데이터를 제외한 안정된 임계열유속 데이터베이스를 구축하였고, 이를 이용하여 기존 상관식들의 예측 성능을 평가하였다. 그 중 CHF LUT의 사각 채널로의 적용성을 높이기 위해 보정 인자를 개발하였고, 사각채널에서 개발된 기존 Sudo and Kaminaga 상관식 역시 개선하였다. 또한, 과냉 비등 조건에서의 임계열유속 현상에 대한 보다 깊은 이해와 적용 범위 밖 조건의 임계열유속을 예측하기 위해 액체 미세층 건조 모델을 바탕으로 좁은 수직사각관에서의 임계열유속을 예측할 수 있는 기구적 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 기존 원형관에서 제시된 모델에 비해 월등하게 좋은 예측 성능을 보였다.
