In order to evaluate the gravity-injection capability to maintain core cooling after a loss-of-shutdown-cooling event during shutdown operation, the plant conditions of the Yong Gwang Units 3&4 were reviewed. The six cases of possible gravity-injection paths from the refueling water tank (RWT) were identified and the thermal-hydraulic analyses were performed using the RELAP5/MOD3.2 code. The core cooling capability was significantly dependent on the gravity-injection path, the RCS opening, and the injection rate. In the cases with the pressurizer manway opening higher than the RWT water level, the coolant was held up in the pressurizer and the system pressure continued increasing after gravity-injection. The gravity injection eventually stopped due to the high system pressure and the core was uncovered. In the cases with the injection path and opening on the same leg side, the core cooling was dependent on whether the water injected from the RWT passed the core region or not. However, in the cases with the injection path and opening on the different leg side, the system was well depressurized after gravity-injection and the core boiling was successfully prevented for a long-term transient. In addition, from the sensitivity study on the gravity-injection flow rate, it was found that about 54 kg/s of injection rate was required to maintain the core cooling and the core cooling could be provided for about 10.6 hours after event with that injection rate from the RWT. Those analysis results would provide useful information to operators coping with the event.
In HANARO, a multi-purpose research reactor of 30 MWth, the emergency water supply system consists essentially of an emergency water storage tank located in the level of about thirteen meter (13 m) above the reactor core, a three inch ('3\%') diameter water injection pipe line including injection valves from the tank to the reactor cooling inlet pipe and a test loop to do periodic system performance test. When the water level of the reactor pool comes down to the extremely low due to a loss of reactor pool water accident the emergency water stored in the tank should be fed to the core by the gravity force and at that time the design flow rate is eleven point four kilogram per second (11.4 kg/s). But it is impossible periodically to measure the injection flow rate under the emergency condition because the normal water level should be maintained during the reactor operation. This paper describes a flow network analysis to simulate the flow rate under the emergency condition. As results, it was confirmed through the analysis results that the calculated flow rate agrees with the design requirement under the emergency condition.
This paper provides an assessment of fluid transport and mixing processes inside the primary circuit of the test facility ROCOM through the numerical simulation of Test 2.1 with the system code ATHLET. The experiment represents an asymmetric injection of cold and non-borated water into the reactor coolant system (RCS) of a pressurized water reactor (PWR) to restore core cooling, an emergency procedure which may subsequently trigger a core re-criticality. The injection takes place at low velocity under single-phase subcooled conditions and presents a major challenge for the simulation in lumped parameter codes, due to multidimensional effects in horizontal piping and vessel arising from density gradients and gravity forces. Aiming at further validating ATHLET 3-D capabilities against horizontal geometries, the experiment conditions are applied to a ROCOM model, which includes a newly developed horizontal pipe object to enhance code prediction inside coolant loops. The obtained results show code strong simulation capabilities to represent multidimensional flows. Enhanced prediction is observed at the vessel inlet compared to traditional 1-D approach, whereas mixing overprediction from the descending denser plume is observed at the upper-half downcomer region, which leads to eventual deviations at the core inlet.
Hossam H. Abdellatif;Palash K. Bhowmik;David Arcilesi;Piyush Sabharwall
Nuclear Engineering and Technology
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제56권6호
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pp.2375-2387
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2024
The passive safety systems (PSSs) within water-cooled reactors are meticulously engineered to function autonomously, requiring no external power source or manual intervention. They depend exclusively on inherent natural forces and the fundamental principles of reactor physics, such as gravity, natural convection, and phase changes, to manage, alleviate, and avert the release of radioactive materials into the environment during accident scenarios like a loss-of-coolant accident (LOCA). PSSs are already integrated into such operating commercial reactors as the Advanced Pressurized Reactor-1000 MWe (AP1000) and the Water-Water Energetic Reactor-1200 MWe (WWER-1200) are adopted in most of the upcoming small modular reactor (SMR) designs. Examples of water-cooled SMR PSSs are the passive emergency core-cooling system (ECCS), passive containment cooling system (PCCS), and passive decay-heat removal system, the designs of which vary based on reactor system-design requirements. However, understanding the accident-event progression and phases of a LOCA is pivotal for adopting a specific PSS for a new SMR design. This study covers the accident-event progression for direct vessel injection (DVI) small-break loss-of-coolant accident (SB-LOCA), associated physics phenomena, knowledge gaps, and important figures of merit (FOMs) that may need to be evaluated and assessed to validate thermal-hydraulics models with an available experimental dataset to support new SMR design and development.
The aim in the present work is to simulate accident scenarios of AP1000 during the small-break loss-of-coolant accident (SBLOCA) and investigate the performance and behavior of automatic depressurization system (ADS) during accidents by using MIDAC (The Module In-vessel Degradation severe accident Analysis Code). Four types of accidents with different hypothetical conditions were analyzed in this study. The impact on the thermal-hydraulic of the reactor coolant system (RCS), the passive core cooling system and core degradation was researched by comparing these types. The results show that the RCS depressurization becomes faster, the core makeup tanks (CMT) and accumulators (ACC) are activated earlier and the effect of gravity water injection is more obvious along with more ADS valves open. The open of the only ADS1-3 can't stop the core degradation on the basis of the first type of the accident. The open of ADS1-3 has a great impact on the injection time of ACC and CMT. The core can remain intact for a long time and the core degradation can be prevent by the open of ADS-4. The all results are significant and meaningful to understand the performance and behavior of the ADS during the typical SBLOCA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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