In this paper, a cause-consequence chart is applied to evaluate the probability that the containment spray system in a nuclear power plant may not be woring properly, given a demand for spryaing at loss of coolant accident (LOCA). It is shown how the diagram provides a basis for calculating two probability measures for malfunctioning of this system, in case the test policy of the system is taken into account, i.e., average probability that the containment spray cannot be established, and average probability that the containment spray is established : spray stops before the required operating time is over.
Noori-Kalkhoran, Omid;Shirani, Amir Saied;Ahangari, Rohollah
Nuclear Engineering and Technology
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제48권5호
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pp.1140-1153
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2016
Since the inception of nuclear power as a commercial energy source, safety has been recognized as a prime consideration in the design, construction, operation, maintenance, and decommissioning of nuclear power plants. The release of radioactivity to the environment requires the failure of multiple safety systems and the breach of three physical barriers: fuel cladding, the reactor cooling system, and containment. In this study, nuclear reactor containment pressurization has been modeled in a large break-loss of coolant accident (LB-LOCA) by programming single-cell and multicell models in MATLAB. First, containment has been considered as a control volume (single-cell model). In addition, spray operation has been added to this model. In the second step, the single-cell model has been developed into a multicell model to consider the effects of the nodalization and spatial location of cells in the containment pressurization in comparison with the single-cell model. In the third step, the accident has been simulated using the CONTAIN 2.0 code. Finally, Bushehr nuclear power plant (BNPP) containment has been considered as a case study. The results of BNPP containment pressurization due to LB-LOCA have been compared between models, final safety analysis report, and CONTAIN code's results.
국내원자력 발전소중 고리 1호기 및 5,6호기의 LOCA 사고시 격납용기 살수용액과 썸프 용액의 pH값이 US NRC에서 요구하는 설계기준치를 만족하는가를 알아보기 위해 전산프로그램 “LOCAPH”를 개발하여 최대 pH경우와 최소 pH경우로 나누어 분석하였다. 고리 5,6호기의 경우, 썸프 용액의 pH는 설계기준(최소 8.5이상)을 잘 만족하고 있으며, 살수 용액의 pH는 설계기준(8.5에서 11.0사이)을 약간 벗어나고 있음을 볼 수 있었다. 그러나 고리 1호기의 경우를 보면 썸프 용액의 pH는 역시 설계기준을 잘 만족하고 있으나 살수 용액의 pH는 최대 pH 경우에 있어서 현재 설계에 반영되고 있는 설계기준을 상당히 벗어나고 있음을 알 수 있었다.(고리 1호기 설계시 살수 용액의 pH에 대한 설계 기준치는 없었음) 설계 기준을 만족시키기 위해 고리 1호기의 설계변수를 바꾸어가며 계산해 본 결과 격납용기 살수 용액의 공급원인 핵연료 재장전수 저장탱크(RWST)의 붕소 농도를 2750ppm에서 2850ppm 사이로 유지하거나, 격납용기 살수 용액에 첨가되는 NaOH의 유량을 10gpm에서 24gpm사이로 유지해야 함을 알 수 있었다.
To improve safety analysis technology for a nuclear reactor containment considering an interaction between a reactor coolant system (RCS) and containment, this study aims at an experimental investigation on the integrated simulation of the RCS and containment, with an integral effect test facility, ATLAS-CUBE. For a realistic simulation of a pressure and temperature (P/T) transient, the containment simulation vessel was designed to preserve a volumetric scale equivalently to the RCS volume scale of ATLAS. Three test cases for a steam line break (SLB) transient were conducted with variation of the initial condition of the passive heat sink or the steam flow direction. The test results indicated a stratified behavior of the steam-gas mixture in the containment following a high-temperature steam injection in prior to the spray injection. The test case with a reduced heat transfer on the passive heat sink showed a faster increase of the P/T inside the containment. The effect of the steam flow direction was also investigated with respect to a multi-dimensional distribution of the local heat transfer on the passive heat sink. The integral effect test data obtained in this study will contribute to validating the evaluation methodology for mass and energy (M/E) and P/T transient of the containment.
An effectiveness of thermal utilization of a dousing system in the 600 MW PHWR Nuclear Power Plant has been evaluated. The behavior and conditions of water droplet sprayed in a postulated accident conditions in containment configuration has been calculated. In this calculation, two pressure conditions with the consideration of obstruction area and containment wall effect has been established : one being the minimum containment pressure of 7 kPa(g) encountered for dousing shut off and the other being the containment design pressure 124 kPa(g). The results revealed that the effectiveness of the thermal utilization ranges from 93% to 97%. In the analysis on two cases without/with side wall effect in the containment building, the thermal utilization decreases with obstruction area from 89% to 85%, which satisfies the design criteria set for the containment pressure against the accident condition.
Dehjourian, Mehdi;Rahgoshay, Mohammad;Sayareh, Reza;Jahanfarnia, Gholamreza;Shirani, Amir Saied
Nuclear Engineering and Technology
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제48권4호
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pp.975-981
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2016
The containment response during the first 24 hours of a low-pressure severe accident scenario in a nuclear power plant with a two-loop Westinghouse-type pressurized water reactor was simulated with the CONTAIN 2.0 computer code. The accident considered in this study is a large-break loss-of-coolant accident, which is not successfully mitigated by the action of safety systems. The analysis includes pressure and temperature responses, as well as investigation into the influence of spray on the retention of fission products and the prevention of hydrogen combustion in the containment.
피동원자로건물냉각계통(Passive Containment Cooling System; PCCS)은 전원 공급 없이도 원자로건물 내부의 열을 제거하여 그 건전성을 유지시키기 위한 안전설비이다. 본 연구에서는 현재 연구중인 PCCS를 1400 MWe 가압경수형 원전(APR1400)에 설치하는 경우 PCCS 성능을 분석하였다. 분석도구로 계통열수력분석코드 MARS-KS1.3을 사용하였다. PCCS의 성능분석을 위해 APR 1400 표준안전성분석 보고서를 참고하여 원자로건물 내부의 최대압력을 유발하는 사고 시나리오인 저온관 양단 파단사고를 모의하였다. 이 계산에서는 PCCS, 원자로냉각계통 및 원자로건물의 열수력을 동시에 모의하였다. 계산결과를 통해 기존의 원자로건물 살수계통을 대체하여 PCCS가 원자로건물의 건전성을 유지시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 PCCS의 성능에 영향을 줄 수 있는 여러 인자를 변경해가며 민감도 분석을 수행하였고 PCCS의 문제점도 확인하였다.
Since Fukushima nuclear power plant (NPP) accident in 2011, the importance of research on various severe accident phenomena has been emphasized. Particularly, detailed analysis of combustion risk is necessary following the containment damage caused by combustion in the Fukushima accident. Many studies have been conducted to evaluate the risk of local hydrogen concentration increases and flame propagation using computational code. In particular, the potential for combustion by local hydrogen concentration in specific areas within the containment has been emphasized. In this study, the process of flame propagation generated inside a reactor core to containment during a loss of coolant accident (LOCA) was analyzed using MELCOR 2.1 code. Later in the LOCA scenario, it was expected that hydrogen combustion occurred inside the reactor core owing to oxygen inflow through the cold leg break area. The main driving force of the oxygen intrusion is the elevated containment pressure due to the molten corium-concrete interaction. The thermal and mechanical loads caused by the flame threaten the integrity of the containment. Additionally, the containment spray system effectiveness in this situation was evaluated because changes in pressure gradient and concentrations of flammable gases greatly affect the overall behavior of ignition and subsequent containment integrity.
To enhance the safety of nuclear power plants, implementation of accident management has been suggested as one of most important programs. Specially, accident management strategies are suggested as one of key elements considered in development of the accident management program. In this study, generally applicable accident management strategies to domestic nuclear power plants are identified through reviewing several accident management programs for the other countries and considering domestic conditions. Identified strategies are as follows; 1) Injection into the Reactor Coolant System, 2) Depressurize the Reactor Coolant System, 3) Depressurize the Steam Generator, 4) Injection into the Steam Generator, 5) Injection into the Containment, 6) Spray into the Containment, 7) Control Hydrogen in the Containment. In addition, the systems and instrumentation necessary for the implementation of .each strategy are also investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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