Abstract
Bird screen meshes are installed at the air inlet and outlet ducts of spent fuel storage casks to inhibit the intrusion of debris from the external environment. The presence of these screens introduces an additional resistance to air flow through the ducts. In this study, a porous media model was developed to simplify the bird screen meshes. CFD analyses were used to derive and verify the flow resistance factors for the porous media model. Thermal analyses were carried out for concrete storage cask using the porous media model. Thermal tests were performed for concrete casks with bird screen meshes. The measured temperatures were compared with the analysis results for the porous model. The analysis results agreed well with the test results. The analysis temperatures were slightly higher than the test temperatures. Therefore, the reliability and conservatism of the analysis results for the porous model have been verified.
사용후핵연료 저장용기의 공기 흡입구 및 배기구에는 외부환경으로부터 이물질의 유입을 방지하기 위하여 bird screen이 설치되며, bird screen에서는 공기의 유동 저항이 발생하게 된다. 본 연구에서는 Bird screen mesh의 단순화 모델을 이용한 열해석을 수행하기 위하여 다공성매질 해석모델을 개발하였다. CFD 해석을 이용하여 다공성매질에 대한 유동저항계수를 산출하고 이에 대한 신뢰성을 입증하였다. 다공성매질 해석모델을 이용하여 콘크리트 저장용기의 열해석을 수행하고 bird screen을 갖는 콘크리트 저장용기의 열시험을 수행하였다. Bird screen mesh를 고려한 열시험 결과와 다공성매질을 고려한 열해석 결과를 비교하였으며, 해석 및 시험결과가 서로 잘 일치하였다. 해석결과는 시험결과에 비하여 다소 높은 온도분포를 보여 다공성매질을 사용한 콘크리트 저장용기의 열해석 결과에 대한 신뢰성 및 보수성이 입증되었다.
