CATHARE2와 RELAP5/MOD3를 이용한 BETHSY 6.2 TC 소형 냉각재상실사고 실험결과의 해석

Comparison Of CATHARE2 And RELAP5/MOD3 Predictions On The BETHSY 6.2% TC Small-Break Loss-Of-Coolant Experiment

본 연구에서는 BETHSY 실험장치에서 수행한 6" 소형 냉각재 상실사고(LOCA) 실험을 최적 열수력 코드인 CATHARE2 V1.2와 RELAP5/MOD3를 이용하여 계산했다. 본 연구의 주 목적은 소형 LOCA시 관심을 가지는 주요 물리현상인 이상 임계유동, 감압과정, 노심수위 감소, loop seal clearing 등에 대한 두 코드의 소형 LOCA 계산모의능력을 평가하는 것이다. 두코드는 이상 유동현상의 전개 경향이나 발생시점을 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났고, CATHARE2의 경우가 실험과 더 잘 일치했다. 그렇지만 두 코드는 loop seal clearing 현상, loop seal clearing 발생후의 노심수위, accumulator 유량거동 등의 예측에는 약간의 편차를 보였는데, 편차의 정도는 RELAP5가 CATHARE2보다 더 큰 것으로 나타났다. 두 코드의 편차요인을 보다 상세히 분석하기 위하여 계면 마찰력, mesh크기, 파단노즐 junction에서의 방출계수(Discharge coefficient)등에 대하여 민감도분석을 수행하였다. 그 결과 CATHARE2의 경우는 계면 마찰력을 증가시킴으로써 감압과정시 일차계통의 질량분포, 즉 증기 발생기 입구 공동(SG inlet plenum)에서의 차압과 Cross√er leg의 차압이 개선되었으며, 증기발생기 외측 열전달계수를 증가시킴으로써 중기발생기의 압력변화를 개선할 수 있었다. RELAP5의 경우는 어떤 하나의 입력변수를 변화시켜서 과도기의 결과를 개선할 수 없었으며 다만, 계면 마찰력 모델링에 여전히 많은 불화실성이 내포되어 있음을 확인했다.확인했다.

Best-estimate thermal-hydraulic codes, CATHARE2 V1.2 and RELAP5/MOD3, hate been assessed against the BETHSY 6.2 tc six-inch cold leg break loss-of-coolant accident (LOCA) test. Main objective is to analyze the overall capabilities of the two codes on physical phenomena of concern during the small break LOCA i.e. two-phase critical flow, depressurization, core water level de-pression, loop seal clearing, liquid holdup, etc. The calculation results show that the too codes predict well both in the occurrences and trends of major two-phase flow phenomena observed. Especially, the CATHARE2 calculations show better agreements with the experimental data. However, the two codes, in common, show some deviations in the predictions of loop seal clearing, collapsed core water level after the loop seal clearing, and accumulator injection behaviors. The discrepancies found from the comprision with the experimental data are larger in the RELAP5 results than in the CATHARE2. To analyze the deviations of the two code predictions in detail, several sensitivity calculations have been performed. In addition to the change of two-phase discharge coefficients for the break junction, fine nodalization and some corrections of the interphase drag term are made. For CATHARE2, the change of interphase drag force improves the mass distribution in the primary side. And the prediction of SG pressure is improved by the modification of boundary conditions. For RELAP5, any single input change doesn't improve the whole result and it is found that the interphase drag model has still large uncertainties.