고속증식로 사고분석 코드의 개발

Development of the LMFBR Accident Analysis Computer Code

2상유동을 해석하기 위한 3차원 코드인 THERMIT-6S의 미분 방정식을 세우기 위해, 수학적으로 정확하게 유도된 시간과 공간에 대해 평균한 보존 방정식을 단순화했다. 미분 방정식을 불연속화(discretization)하여 THERMIT-6S의 차분방정식을 얻는다. First-order spatial scheme, donor cell method, 그리고, staggered mesh layout을 써서 공간에 대한 불연속화를 한다. 그리고 시간에 대한 불연속화는 first-order semi-implicit scheme으로써, sonic terms와 국부적인 전달 현상에 관계되는 항들은 implicit하게 그리고 대류 전달 항들은 explicit하게 취급한다. 이렇게 얻어진 방정식들은Newton-Raphson 방법으로 선형화된다. 축소된 압력 방정식을 만들기 위해 모든 변수들이 mesh cells사이에서 단지 압력 변수를 통해서만 결부되도록, 선형화된 방정식들을 처리한다. OPERA-15 실험을 수치해석적으로 모의실험하여 본 결과, THERMIT-6S가 flow coastdown, 역류, 유체진동(flow oscillation) 등을 포함하고, sodium boiling 후의 원자로내의 변화를 예측하는데 매우 유효하다는 것이 밝혀졌다.

Mathematically-rigorous time-volume averaged conservation equations were simplified to established the differential equations of THERMIT-6S, which is a two-fluid 3-D code. The difference equations of THERMIT-6S were obtained by discretizing the proceeding set of differential equations. The spatial discretization is characterized by a first-order spatial scheme, donor cell method, and staggered mesh layout. For time discretization, a first order semi-implicit scheme treats implictly sonic terms and terms relating to local transport phenomena and explicitly convective terms. The results were linearized by the Newton-Raphson method. In order to construct the reduced pressure equation, the linearized equations were manipulated so that all variables are coupled between mesh cells through only the pressure variable. By simulating numerically the OPERA-15 experiment, it was found that THERMIT-6S is a very powerful code in predicting reactor behavior after sodium boiling including flow coastdown, reversal flow and flow oscillation.