The auxiliary feedwater is an important to remove the heat from the reactor core when the main feedwater system is unavailable. In most initiating events in Probabilistic Safety Assessment(PSA), the operaton of this system is required to mitigate the accidents. For one of domestic nuclear power plants, a design change of a turbine-driven auxiliary feedwater pump(TD-AFWP), pipe, and valves in the auxiliary system is implemented due to the aging related deterioration by long time operation. This change includes the replacement of the TD-AFWP, the relocation of some valves for improving the system availability, a new cross-tie line, and the installation of manual valves for maintenance. The design modification affects the PSA because the system is critical to mitigate the accidents. In this paper, the safety effect of the change of the auxiliary feedwater system is assessed with regard to the PSA view point. The results demonstrate that this change can supply the auxiliary feedwater from the TD-AFWP in the accident with the motor-driven auxiliary feedwater pump(MD-AFWP) unavailable due to test or maintenance. In addition, the change of MOV's normal position from "close" to "open" can deliver the water to steam generator in the loss of offsite power(LOOP) event. Therefore, it is confirmed that the design change of the auxiliary feedwater system reduces the total core damage frequency(CDF).
This paper represents a systematic approach aimed at improving the performance of the proportional integral (PI) controller for the Advanced Power Reactor (APR) 1400 Feedwater Control System (FWCS). When the performance of the PI controller offers superior control and enhanced robustness, the steam generator (SG) level is properly controlled. This leads to the safe operation and increased the availability of the nuclear power plant. In this paper, a systems engineering approach is used in order to design a novel PI controller for the FWCS. In the reverse engineering stage, the existing FWCS configuration, especially the characteristics of the feedwater controller as well as the feedwater flow path to each SG from the FWCS, were reviewed and analysed. The overall block diagram of the FWCS and the SG was also developed in the reverse engineering process. In the re-engineering stage, the actual design of the feedwater PI controller was carried out using a genetic algorithm (GA). Lastly, in the validation and verification phase, the existing PI controller and the PI controller designed using GA method were simulated in Simulink/Matlab. From the simulation results, the GA-PI controller was found to exhibit greater stability than the current controller of the FWCS.
The purpose of this paper is to analyze the piping failure frequency for the main feedwater system in domestic nuclear power plants(NPPs) for the application to an in-service inspection(ISI), leak before break(LBB) concept, aging management program(AMP), and probabilistic safety analysis(PSA). First, a database was developed for piping failure events in domestic NPPs, and 23 domestic piping failure events were collected. Among the 23 events, 12 locations of wall thinning due to flow accelerated corrosion(FAC) were identified in the main feedwater system in 4 domestic WH 3-loop NPPs. Two types of the piping failure frequency such as the damage frequency and rupture frequency were considered in this study. The damage frequency was calculated from both the plant population data and damage(s) including crack, wall thinning, leak, and/or rupture, while the rupture frequency was estimated by using both the well-known Jeffreys method and a new method considering the degradation due to FAC. The results showed that the damage frequencies based on the number of the base metal piping susceptible to FAC ranged from $1.26{\times}10^{-3}/cr.yr\;to\;3.91{\times}10^{-3}/cr.yr$ for the main feedwater system of domestic WH 3-loop NPPs. The rupture frequencies obtained from the Jeffreys method for the main feedwater system were $1.01{\times}10^{-2}/cr.yr\;and\;4.54{\times}10^{-3}/cr.yr$ for the domestic WH 3-loop NPPs and all the other domestic PWR NPPs respectively, while those from the new method considering the degradation were higher than those from the Jeffreys method by about an order of one.
In order to enhance the dynamic and interactive simulation capability of a system thermal hydraulic code for nuclear power plant, applicability of flow network models in SINDA/FLUIN $T^{™}$ has been tested by modeling feedwater system and coupling to DSNP which is one of a system thermal hydraulic simulation code for a pressurized heavy water reactor. The feedwater system is selected since it is one of the most important balance of plant systems with a potential to greatly affect the behavior of nuclear steam supply system. The flow network model of this feedwater system consists of condenser, condensate pumps, low and high pressure heaters, deaerator, feedwater pumps, and control valves. This complicated flow network is modeled and coupled to DSNP and it is tested for several normal and abnormal transient conditions such turbine load maneuvering, turbine trip, and loss of class IV power. The results show reasonable behavior of the coupled code and also gives a good dynamic and interactive simulation capabilities for the several mild transient conditions. It has been found that coupling system thermal hydraulic code with a flow network code is a proper way of upgrading simulation capability of DSNP to mature nuclear plant analyzer (NPA).
The purpose of this study is to analyze the performance of solar thermal system according to regional weather conditions and feedwater temperature. The performance analysis of the system was carried out for the annual and winter periods in terms of solar fraction, collector efficiency and it's optimal degree. The system is simulated using TRNSYS program for 6 cities, Seoul, Incheon, Gangneung, Mokpo, Gwangju, and Ulsan. Simulation results prove that the solar fraction of the system varies greatly from region to region, depending on weather conditions and feedwater temperatures. Monthly average solar fraction for winter season from November to February, a time when heat energy is most required, indicated that the highest is 73.6% in Gangnueng and the lowest is 56.9% in Seoul. This is about 30% relative difference between the two cities. On the other hand, the collector efficiency of the system for all six cities was analyzed in the range between 40% and 42%, indicating small difference compare to the solar fraction. The annual average solar fraction is rated the highest at 40 collector degree, while monthly average solar fraction during winter season is rated at 60 degree.
Jo, Jong Chull;Jeong, Jae Jun;Yun, Byong Jo;Kim, Jongkap
Nuclear Engineering and Technology
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제53권1호
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pp.322-336
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2021
This paper presents a numerical prediction of the transient hydraulic loads acting on the tubes and external supports of a pressurized water reactor (PWR) steam generator (SG) during blowdown following a sudden feedwater line break (FWLB). A simplified SG model was used to easily demonstrate the prediction. The blowdown discharge flow was treated as a flashing flow to realistically simulate the transient flow fields inside the SG and the connected broken feedwater pipe. The effects of the SG initial pressure or the broken feedwater pipe length on the intensities or magnitudes of transient hydraulic loads were investigated. Then predictions of the decompression pressure wave-induced impulsive pressure differential loads on SG tubes and the transient blowdown loads on SG external supports were demonstrated and the general aspects of transient responses of such transient hydraulic loads to the FWLB were discussed.
In this paper, the unsteady state calculational model is proposed for the thermal stratification analysis in the feedwater line of the PWR plant. By defining dimensionless parameters in the two-dimensional polar coordinate system and applying SIMPLE algorithm, the temperature and flow profiles due to the thermal stratification are obtained. Base on the fact that the most significant condition occurs when the fluid temperature difference between the piping ends reaches as high as 166.deg. C, the present result shows that max. Dimensionless temperature difference of 0.6 (about l00.deg. C) obtained between hot and cold sections of pipe wall at dimensionless time 47.0.
Thermal output in a nuclear power plant is verified with calorimetric heat balance on the secondary plant. The calorimetry involves the precise measurement of the feedwater flow rate. However, the correct indication of feedwater flow rate obtained by a pressure-difference measurement across a venturi can be affected by instrument errors, fouling or a poorly developed velocity profile. This can result in an inaccurate mass flow rate and consequently an inaccurate estimate of power. The purpose of this study is to develop verification methods with accuracy better than $0.5\%$ for high precision flow measurement to be used for measuring feedwater flow rate. This chemical tracer method is a testing process that uses tracers which can be applied to quantify losses in electrical output due to the incorrect measurements of feedwater flow rate. And this system has good response to the variation of the flow rate. Accuracy of better than 0.5 percent can be expected for feedwater flow measurement, providing that the system can be stabilized during the test. This methodology is applicable to other flow systems well.
국내 가동원전은 안전성 및 설비 신뢰도 제고를 위해 엔지니어링 프로그램들을 이행하고 있다. 엔지니어링 프로그램에는 설비의 정비효과를 감시하는 정비규정(MR), 예방정비 프로그램 개발 및 설비관리 우선순위 결정을 위한 기능적중요도결정(FID), 발전설비 불시정지 최소화를 위한 발전정지유발기기(SPV) 및 효율적 작업관리를 위한 기능적설비그룹(FEG) 등이 있다. 최근에 건설 중인 APR1400형 원전도 운영초기 단계부터 엔지니어링 체계 정착을 위해 고유 설계특성을 반영하여 급수공급계통의 엔지니어링 프로그램들을 개발하였으며, 향후 운영단계에서 프로그램 이행을 통해 각 프로그램의 적합성을 검증할 예정이다. 결과적으로 신규원전 고유 설계특성을 반영하여 개발한 엔지니어링 프로그램 이행을 통해 APR1400 급수공급계통의 신뢰성이 향상될 것으로 기대된다.
Convenient analytical tools for evaluation of the aperiodic and the fluctuating instabilities of the passive residual heat removal system (PRHRS) of an integral reactor are developed and results are discussed from the viewpoint of the system design. First, a static model for the aperiodic instability using the system hydraulic loss relation and the downcomer feedwater heating equations is developed. The calculated hydraulic relation between the pressure drop and the feedwater flow rate shows that several static states can exist with various numbers of water-mode feedwater module pipes. It is shown that the most probable state can exist by basic physical reasoning, that there is no flow rate through the steam-mode feedwater module pipes. Second, a dynamic model for the fluctuating instability due to steam generation retardation in the steam generator and the dynamic interaction of two compressible volumes, that is, the steam volume of the main steam pipe lines and the gas volume of the compensating tank is formulated and the D-decomposition method is applied after linearization of the governing equations. The results show that the PRHRS becomes stabilized with a smaller volume compensating tank, a larger volume steam space and higher hydraulic resistance of the path $a_{ct}$. Increasing the operating steam pressure has a stabilizing effect. The analytical model and the results obtained from this study will be utilized for PRHRS performance improvement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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