600MW(e) CANDU PHTS Flow Instability and Interconnect Effect

600MW(e) CANDU Primary Heat Transport System (PHTS) is composed of the two “figure-of-eight” loops and is designed to operate with the 4% Reactor Outlet Header (ROH) quality at its rated power. This existence of the two compressible regions and the positive flow-qualitly-void feedbacks are the sources of the PHTS flow instability. To ensure the PHTS stability, ROH-ROH interconnect pipes are installed as passive systems. This paper describes the investigation of the PHTS flow instability at its design full power condition. Also studied are the interconnect effect and the inherent system damping effect on the system stability. The time domain stability analyses are accessed by using the ATHER/MOD-I code which is the improved version of the KAERI developed ATHER code. Under the most adverse system modelling, the “figure-of-eight” symmetric loop shows divergent flow oscillations. Under with the interconnect, the PHTS stability is remarkably enhanced so that the system becomes stable. However, even under the conservative pressurizer modelling, the PHTS shows the more convergent flow oscillations. With the interconnect and the pressurizer modelling, its stability is highly credited. Conclusively, the inherent system damping by pressurizer itself can credit the PHTS stability without the interconnect.

600MW(e)급 CANDU형 원자로의 1차 냉각재계통은 2개의 “8자” 모양 루프로 구성되며 정상운전중 원자로 출구헤더 (ROH)의 설계 quality는 4%이다. 이러한 루프내 2부분에 압축성 유체의 존재 및 유동-quality-기포율의 정궤환 효과는 1차 냉각재계통 유동 불안정의 주요인이 된다. 계통의 안정을 위하여 설계 변경사항으로서 같은 루프의 ROH-HOH간 interconnect가 설치되었다. 본 논문은 정상운전시 1차 냉각재계통의 유동 불안정현상을 조사연구하며, 또한 interconnect가 유동 안정성에 미치는 영향 및 계통 고유의 유동 안정성에 대한 연구를 수행한다. 시간 영역의 안정성 분석은 ATHER코드로부터 보완된 ATHER/MOD-I 코드를 사용하여 분석한다. 가장 보수적인 계통 모형, 즉 대칭형 루프의 유동은 발산하며, interconnect를 설치함으로써 계통의 유동 안정성은 크게 향상되어 안정된다. 그러나 보수적인 가압기 모델을 사용 분석하였을 경우라도 계통의 유동 안정성은 보장됨을 알 수 있다. 실제적인 계통 즉 가압기와 interconnect를 모사한 경우의 계통 안정성은 크게 보장된다. 결론적으로 비록 interconnect는 계통의 안정성을 크게 향상시키나 가압기 등 계통 고유의 유동 안정성은 매우 커서 interconnect가 설치되지 않았더라도 1차 냉각재 계통의 유동 안정성을 보장함을 알 수 있다.