Analysis of the Vent Path Through the Pressurizer Manway Under the Loss of Residual Heat Removal(RHR) System During Mid-Loop Operation in PWR

가압경수로 부분충수 운전중 잔열제거 (RHR)계통 상실시 가압기 통로를 통한 배출유로 특성 분석

The present study is to understand the physical phenomena anticipated during the accident with RHR loss under mid-loop operation in a PWR and, at the same time, to examine the prediction capability of RELAP5/MOD3.1 on such an accident, by simulating an integral test relevant to this accident for reliable analysis in an actual PWR. The selected experiment, i.g. BETHSY Test 6.9a, represents the configuration with the pressurizer manway open and steam generators unavailable during the accident. Accordingly, the results of this ok are sure to contribute to understanding both the key events as well as the sensitive parameters, anticipated in the accident, for validity of the actual analysis. In the simulation result overall behavior as well as major phenomena observed in the experiment have been predicted reasonably by RELAP5/MOD3.1, however, the problem associated with enormous computing time .due to small time step size has been encountered. Besides, the code prediction of higher swollen level in the pressure vessel has given rise to overestimation of both pressurizer level and RCS pressure. Subsequently, overprediction of the break flow through the manway has led to earlier core uncovery than that in the experiment by about 400 seconds. As a whole, it is demonstrated from both the experiment and the analysis that gravity feed has not been sufficient to recover the core level and thus additional forced feed has been necessary in this configuration.

본 연구는 가압경수로의 부분충수 운전중 잔열제거기능 상실사고 해석시 신뢰성을 확보하기 위해 RELAP5/MOD3.1 코드로 관련 대형 실험을 모의 계산하여, 사고시 예상되는 주요 물리적 현상의 파악과 코드의 예측능력을 평가하는 것이다. 대상 실험으로 선택된 BETHSY Test 6.9a는 이 사고중 증기발생기가 작동하지 않고, 가압기 Manway를 개방한 상태 (Configuration)를 모의한 실험이다. 이 연구 결과는 실제 원전 사고시 예상되는 중요 현상 뿐 아니라, 이에 영향을 미치는 민감한 인자를 파악하여 사고 해석결과의 유효성을 판단하는 데 상당히 기여할 것으로 기대한다. 연구결과 RELAP5/MOD3.1 코드는 대체적으로 계통의 과도기 거동은 타당하게 예측하고 있지만, 모의계산에서 Time-Step이 아주 짧아 막대한 시간이 소요된다는 문제점이 발견되었다. 그 외에도 노심팽창수위 (swollen level)를 과대평가하여 가압기의 수위 및 계통의 압력을 높게 계산하였다. 이로 인해 가압기를 통한 방출량도 과대계산하여 노심노출을 약 400초 빨리 예측하였다. 실험과 코드 예측결과를 종합할 때 가압기 Manway 만의 개방으로는 계통압력이 상승하고, 중력주입냉각수로는 노심수위 회복에 불충분하며, 결국 강제주입에 의해서 노심수위가 회복될 수 있음이 입증되었다.