배관내 자유수면에서 와류현상에 대한 연구

A Study on the Free Surface Vortex in the Pipe System

원자력 발전소에서 Mid-loop 운전시 배관내에서 발생하는 자유수면 와동으로 인해 잔열 제거계통 배관내 공기가 흡입될 가능성이 있으며 이로 인한 계통상실 방지를 위하여 수위와 흡입유량과의 관계를 실험을 통해서 H/d, 프라우드수, 레이놀즈 수 등과 같은 무차원 수로 구하였다. 실험결과 레이놀즈수는 크게 영향을 미치지 않았으며 주로 프라우드수가 자유수면 와동을 지배하는 것으로 판명되었다. 한편 운전시 펌프나 밸브의 개폐로 인한 수면의 섭동이 와동에 많은 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 원자력 발전소의 안전과 관련하여 배관내에서 와동으로 인한 공기흡입 방지책으로 Reducer형의 흡입구 개선방안을 제시하였다.

During mid-loop operation of Nuclear Power Plant, to prevent the Decay Heat Removal System (DHRS) from failure due to air entrainment of free surface vortex in the piping system, a set of simulating experiments was performed. Through these experiments, a relation between the non-dimensionalized numbers, such as H/d, Froude number, Reynolds number, was found. It was also found that the perturbation of the system by the disturbance such as pump start, valve operation, etc., has a strong effect on the free surface vortex. Furthermore, from viewpoint of reactor safety, a modified inlet device which is reducer type is strongly recommended for the prevention of air entrainment into DHRS.