Development of Backup Calculation System for a Nuclear Steam Supply System Thermal-Hydraulic Model ARTS (Advanced Real-time Thermal Hydraulic Simulation) of the W/H Type NPP

The NSSS (Nuclear Steam Supply System) thermal-hydraulic programs adopted in the domestic full-scope power plant simulators were provided in early 1980s by foreign vendors. Because of limited compulsational capability at that time, they usually used very simplified physical models for a real-time simulation of NSSS thermal-hydraulic transients, which entails inaccurate results and, thus, the possibility of so-called "negative training", especially for complicated two-phase flows in the reactor coolant system. In resolve the problem, KEPRI developed a realistic NSSS T/H program ARTS which was based on the RETRAN-3D code for the improvement of the Nuclear Power Plant full-scope simulator. The ARTS (based on the RETRAN-3D code) guarantees the real-time calculations of almost all transients and ensures the robustness of simulations. However, there is some possibility of failing to calculate in the case of large break loss of coolant accident (LBLOCA) and low-pressure low-flow transient. In this case, the backup calculation system cover automatically the ARTS. The backup calculation system was expected to provide substantially more accurate predictions in the analysis of the system transients involving LBLOCA. The results were reasonable in terms of accuracy, real-time simulation, robustness and education of operators, complying with FSAR and the AMSI/ANS-3.5-1998 simulator software performance criteria.

W/H형 원전 시뮬레이터용 핵 증기공급 계통 열수력모델 ARTS(Advanced Real-time Thermal Hydraulic Simulation)의 보조계산체계 개발

국내에 설치 운영중인 원전 훈련용 시뮬레이터의 핵 증기공급 계통 열수력 프로그램은 1980련 전후에 외국 벤더들이 개발하여 공급한 것으로 이들 열수력 프로그램은 핵 증기공급 계통 열수력 현상을 실시간으로 모의하기 위해 과도하게 단순화된 모델을 채택하고 있다. 그 결과 원자로 냉각계통에 복잡한 이상유동이 발생하는 사고를 모의하는 경우 정확도가 떨어질 수 있어 부정적인 훈련(Negative training)을 초래할 가능성이 있다. 이와같은 문제를 해결하기 위해 전력연구원에서는 RETRAN-3D코드를 기본으로 시뮬레이터용 핵 증기공급 계통 열수력 프로그램 ARTS코드를 개발하였다. RETRAN-3D코드를 기본으로 하는 ARTS코드는 거의 대부분의 사고를 실시간으로 모의할 수 있으며 계산의 건전성도 보장된다. 그러나, 대형냉각재 상실사고나 저압 저유속 상태의 장기 과도현상 등을 모의하는 경우에 발생하는 계산실패나 실시간 계산 지체등의 가능성이 있다. 이 경우 이를 자동으로 대체 보완할 수 있는 보조계산체계를 개발했다. 특히, ARTS코드의 실시간 계산 및 건전성 문제가 예상되는 대형냉각재 상실사고를 주모의 대상으로 간주했다. 계산 결과는 코드의 정확도, 실시간 계산능력, 건전성 및 운전원 교육등에서 최종안정성평가보고서 및 ANSI/ANS-3.5-1998$^{[1]}$ 시뮬레이터 소프트웨어 기준을 만족하는 것으로 평가되었다