핵연료 집합체에 대한 수력적 양력의 해석

Analysis of Hydraulic Lift Force of a Fuel Assembly

유체 유동상의 인자로 구성된 핵연료집합체에 걸리는 수력적 양력의 정확한 표현식은 핵연료의 건전성 설계 및 해석에 중요한 인자이다. 그러나 현재까지 이 양력에 대한 이론적인 해석이 제대로 이루어지고 있지 않아 이 분야에 혼란이 빚어지고 있다. 본 논문에서는 핵연료 집합체에 걸리는 수력적 양력에 대한 정확한 표현식을 이론적인 고찰을 통하여 유도하였으며 또한 양력에 관련된 제반 힘 요소들 즉, 압력강하, 부력, 전단응력, 집합체하중, 상호간의 관계를 검토하였다. 유도된 정확한 이론식을 이용하여 양력에 관한 간이식 오차의 특성을 분석한 결과 오차는 4가지 항으로 구성됨과 총 오차의 크기는 노심 유량의 변화 방향에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 정량적인 분석을 COBRAIV-I를 이용하여 수행한 결과 총 오차의 크기는 약 1% 정도임이 밝혀졌다.

The exact expression for the 1151 force on a fuel assembly in a reactor core is derived in terms of calculable hydraulic parameters. The relation for the lift force. pressure drop, buoyancy force, viscous force. and fuel assembly weight is discussed. Based on the derived exact expression. error analysis is made for a simple expression applying COBRA IV-i to a typical PWR fuel assembly. The error analysis revealed that the error of the simple expression consists of four terms and the overall error depends on the flow rate change direction, and its magnitude is about 1%.