Natural circulation phenomena have been nowadays largely revisited aiming to investigate the performances of passive safety systems in carrying-out heat removal under accidental conditions. For this purpose, assessment studies using CFD (Computational Fluid Dynamics) and also 3D thermal-hydraulic system codes are considered at different levels of the design and safety demonstration issues. However, these tools have not being extensively validated for specific natural circulation flow regimes involving flow mixing, temperature stratification, flow recirculation and instabilities. In the present study, an experimental test case based on a small-scale pool test rig experiment performed by Korea Atomic Energy Research Institute, is considered for code-to-code and code-to-experimental data comparison. The test simulation is carried out using the FLUENT and the 3D thermal-hydraulic system CATHARE-2 codes. The objective is to evaluate and compare their prediction capabilities with respect to the test conditions of the experiment. It was observed that, notwithstanding their numerical and modelling differences, similar agreement results are obtained. Nevertheless, additional investigations efforts are still needed for a better representation of the considered phenomena.
Nuclear thermal-hydraulic system analysis codes have been developed to comprehensively model nuclear reactor systems to evaluate the safety of a nuclear reactor system. For analyzing complex systems with finite computational resources, system codes usually solve simplified fluid equations for coarsely discretized control volumes with one-dimensional assumptions and replace source terms in the governing equations with constitutive relations. Wall boiling heat transfer models are regarded as essential models in nuclear safety evaluation among many constitutive relations. The wall boiling heat transfer models of two widely used nuclear system codes, RELAP5 and TRACE, are analyzed in this study. It is first described how wall heat transfer models are composed in the two codes. By utilizing the same method described in Part 1 paper, heat fluxes from the two codes are compared under the same thermal-hydraulic conditions. The significant factors for the differences are identified as well as at which conditions the non-negligible difference occurs. Steady-state simulations with both codes are also conducted to confirm how the difference in wall heat transfer models impacts the simulation results.
This paper describes a summary of final prediction results by system-scale safety analysis codes during the OECD/NEA/CSNI ISP-50 exercise, targeting a 50% Direct Vessel Injection (DVI) line break integral effect test performed with the Advanced Thermal-Hydraulic Test Loop for Accident Simulation (ATLAS). This ISP-50 exercise has been performed in two consecutive phases: "blind" and "open" phases. Quantitative comparisons were performed using the Fast Fourier Transform Based Method (FFTBM) to compare the overall accuracy of the collected calculations. Great user effects resulting from the combination of the possible reasons were found in the blind phase, confirming that user effect is still one of the major issues in connection with the system thermal-hydraulic code application. Open calculations showed better prediction accuracy than the blind calculations in terms of average amplitude (AA) value. A total of nineteen organizations from eleven countries participated in this ISP-50 program and eight leading thermal-hydraulic system analysis codes were used: APROS, ATHLET, CATHARE, KORSAR, MARS-KS, RELAP5/MOD3.3, TECH-M-97, and TRACE.
A multi-dimensional thermal-hydraulic system analysis code, MARS 1.3.1, has been developed in order to have the realistic analysis capability of two-phase thermal-hydraulic transients for pressurized water reactor (PWR) plants. As the backbones for the MARS code, the RELAP5/MOD3.2.1.2 and COBRA-TF codes were adopted in order to take advantages of the very general, versatile features of RELAP5 and the realistic three-dimensional hydrodynamic module of COBRA-TF. In the MARS code, all the functional modules of the two codes were unified into a single code first. Then, the source codes were converted into the standard Fortran 90, and then they were restructured using a modular data structure based on "derived type variables" and a new "dynamic memory allocation" scheme. In addition, the Windows features were implemented to improve user friendliness. This paper presents the developmental work of the MARS version 1.3.1 including the hydrodynamic model unification, the heat structure coupling, the code restructuring and modernization, and their verifications.their verifications.
This paper investigates coupled thermal, mechanical and hydraulic phenomena in deep rock mass especially for underground heat storage system. Firstly, concepts of underground heat storage were presented and coupling phenomena in this area were illustrated. In order to understand the basic mechanism of thermal, hydraulic and deformation behavior in rock cavern disturbed by thermal gradient about 10$0^{\circ}C$, various numerical experiments were conducted using several codes. The study involves the behavior of fractured rock mass including rock joint. In spite of the limitation of codes modelling fully coupled effects, these codes could be applied in analysis of underground heat storage. The heat loss in rock mass, which is a major factor in heat storage, is insignificant in all results.
At present, most of the widely used system codes for nuclear safety analysis are one-dimensional, which cannot effectively simulate the flow field of the reactor core or other structures. This is true even for the system codes containing three-dimensional modules with limited three-dimensional simulation function such as RELAP-3D. In contrast, the computational fluid dynamics (CFD) codes excel at providing a detailed three-dimensional flow field of the reactor core or other components; however, the computational domain is relatively small and results in the very high computing resource consuming. Therefore, the development of coupling codes, which can make comprehensive use of the advantages of system and CFD codes, has become a research focus. In this paper, a review focus on the researches of coupled CFD and thermal-hydraulic system codes was carried out, which summarized the method of coupling, the data transfer processing between CFD and system codes, and the verification and validation (V&V) of coupled codes. Furthermore, a series of problems associated with the coupling procedure have been identified, which provide the general direction for the development and V&V efforts of coupled codes.
D'AURIA FRANCESCO;ANIS BOUSBIA-SALAH;PETRUZZI ALESSANDRO;NEVO ALESSANDRO DEL
Nuclear Engineering and Technology
/
제38권1호
/
pp.11-32
/
2006
System thermal-hydraulic codes have been used in the past decades in the areas of design, operation, licensing and safety of Nuclear Power Plants (NPPs). The development and validation of these codes have reached a high degree of maturity, through the consideration of huge experiments and advanced numerical models. Nowadays, the analyses are based upon realistic approaches rather than the conservative evaluation models. However the applications of these computational tools require preliminary qualification issues. Although huge amounts of financial and human resources have been invested for the development and improvement of codes, the calculation results are still affected by errors. In the sophisticated nuclear technology, design and safety of NPP, these errors must be quantified. An overview of the state of the art of the current thermal-hydraulic system code is developed and the need of uncertainty analysis in code calculations is emphasized. Several sources of uncertainty have been classified and commented, and typical applications of such methods are shown.
Nuclear thermal-hydraulic system analysis codes have been developed to simulate nuclear reactor systems, which solve simplified governing equations by replacing source terms with constitutive relations for simulating entire reactor systems with low computational resources. For half a century, many efforts have been made for wider versatility and higher accuracy of system codes, but various factors can affect the code analysis results, and it was difficult to isolate these factors and interpret them individually. In this study, two system codes, RELAP5 and TRACE, which have many users and are highly reliable, are selected to analyze only the effects of constitutive relations. The influence of constitutive relations is analyzed using in-house platforms that replicate constitute relations of RELAP5 and TRACE equally to exclude factors that may affect analysis results, such as governing equation solvers and user effects. Among the various constitutive relations, the analysis is performed on the wall variables expected to have the most influence on the analysis results. Part 1 paper presents the methodology and wall friction model comparison, while Part 2 paper shows wall heat transfer comparison of the two selected codes.
The improvement of thermal-hydraulic analysis techniques is essential to ensure the safety and reliability of nuclear power plants. The one-dimensional two-fluid model has been adopted in state-of-the-art thermal-hydraulic system codes. Current constitutive equations used in the system codes reach a mature level. Some exceptions are the partition method of wall friction in the momentum equation of the two-fluid model and the interfacial drag force model for a horizontal two-phase flow. This study is focused on deriving the partition method of wall friction in the momentum equation of the two-fluid model and modeling the interfacial drag force model for a horizontal bubbly flow. The one-dimensional momentum equation in the two-fluid model is derived from the local momentum equation. The derived one-dimensional momentum equation demonstrates that total wall friction should be apportioned to gas and liquid phases based on the phasic volume fraction, which is the same as that used in the SPACE code. The constitutive equations for the interfacial drag force are also identified. Based on the assessments, the Rassame-Hibiki correlation, Hibiki-Ishii correlation, Ishii-Zuber correlation, and Rassame-Hibiki correlation are recommended for computing the distribution parameter, interfacial area concentration, drag coefficient, and relative velocity covariance of a horizontal bubbly flow, respectively.
Santiago F. Corzo ;Dario M. Godino ;Alirio J. Sarache Pina;Norberto M. Nigro ;Damian E. Ramajo
Nuclear Engineering and Technology
/
제55권5호
/
pp.1911-1923
/
2023
The nuclear safety assessment involving large transient simulations is forcing the community to develop methods for coupling thermal-hydraulics and neutronic codes and three-dimensional (3D) Computational Fluid Dynamics (CFD) codes. In this paper a set of dynamic boundary conditions are implemented in OpenFOAMⓇ in order to apply zero-dimensional (0D) approaches coupling with 3D thermal-hydraulic simulation in a single framework. This boundary conditions are applied to model pipelines, tanks, pumps, and heat exchangers. On a first stage, four tests are perform in order to assess the implementations. The results are compared with experimental data, full 3D CFD, and system code simulations, finding a general good agreement. The semi-implicit implementation nature of these boundary conditions has shown robustness and accuracy for large time steps. Finally, an application case, consisting of a simplified open pool with a cooling external circuit is solved to remark the capability of the tool to simulate thermal hydraulic systems commonly found in nuclear installations.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.