KR20120032174A - An estimation method of fuel rod molten mass in horizontal channel type reactor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 핵연료 피복관 온도 및 핵연료 온도를 피복관 및 핵연료의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관 및 핵연료 파손시점을 결정하는 단계와, 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 외부링의 총 용융질량을 결정하는 단계와, 동일한 방법을 적용하여 중간링의 총 용융 질량, 내부링의 총 용융 질량, 센터 핵연료 봉의 용융 질량을 연산하여 외부링, 중간링, 내부링, 센터 핵연료 봉 각각의 용융 질량을 합산하는 단계를 구비한 수평 관로형 원자로의 피복관 및 핵연료 용융질량 연산방법에 관한 것이다.The present invention compares the fuel cladding tube temperature and the fuel temperature with a set value of the cladding tube and the melting temperature of the fuel tube to determine the break point of the cladding tube and the fuel, and to determine the total melt mass of the outer ring using a filtering technique and a circulation model. Calculating the total melt mass of the intermediate ring, the total melt mass of the inner ring, and the melt mass of the center fuel rod by applying the same method to add the melt mass of each of the outer ring, the intermediate ring, the inner ring, and the center fuel rod. The present invention relates to a cladding tube and a nuclear fuel melt mass calculation method of a horizontal pipeline reactor equipped with a fuel cell.
일반적인 수평 관로형 원자로는 수백 개의 연료관이 수평으로 배치되는 것이 특징이며, 각 연료관 내부에 십여 개의 핵연료 다발이 들어 있고, 각 핵연료 다발은 수십 개의 핵연료 봉들이 링 형태로 구성되어 있다. A typical horizontal pipeline reactor is characterized by hundreds of fuel pipes arranged horizontally, each containing about a dozen fuel bundles, each of which consists of dozens of fuel rods in a ring.
상기 핵연료 봉은 지르코늄 합금관으로서 내부에 핵연료인 천연 이산화 우라늄 소결체가 들어 있다. The fuel rod is a zirconium alloy tube containing a sintered natural uranium dioxide as a fuel.
수평 관로형 원자로는 도 1과 같으며, 원자로 계통은 원자로, 연료관, 입구모관, 출구모관, 냉각재펌프 및 증기발생기로 구성된 폐회로이다. The horizontal pipeline reactor is shown in Figure 1, the reactor system is a closed circuit consisting of the reactor, fuel pipe, inlet capillary, outlet capillary, coolant pump and steam generator.
원자로는 중성자를 감속시키는 용도로 쓰이는 경수로 가득 차 있고, 그것을 관통하는 수백 개의 연료관이 수평으로 배치되어 있고, 그 내부에는 핵연료 봉을 냉각시키기 위하여 냉각재인 중수가 흐르도록 구성되어 있다. The reactor is filled with hard water, which is used to slow down neutrons, with hundreds of fuel pipes arranged horizontally, and inside, heavy water, a coolant, is used to cool the fuel rods.
연료관을 통해서 나온 고온의 중수는 출구모관에 모인 후, 증기발생기를 통과하여 이차측에 열을 전달하고 저온이 된 중수는 냉각재펌프에 의해 입구모관을 거쳐서 연료관을 통해 다시 원자로로 들어간다.The hot heavy water from the fuel pipe collects in the outlet capillary, passes heat through the steam generator, and transfers heat to the secondary side. The low temperature heavy water passes through the inlet capillary by the coolant pump and enters the reactor again through the fuel pipe.
도 2는 핵연료다발이 삽입된 수평 관로인 연료관 1개의 단면도이다. 연료관은 크게 외부관과 압력관의 이중 구조로 되어 있고, 그 사이에 열전달 최소화 기능을 수행하는 가스로 채워져 있다. 2 is a cross-sectional view of one fuel pipe, which is a horizontal pipe in which a nuclear fuel bundle is inserted. The fuel pipe is largely composed of a double structure of an outer pipe and a pressure pipe, and is filled with a gas that performs a heat transfer minimization function therebetween.
압력관 내부는 핵연료다발을 구성하는 핵연료 봉들이 배치되어 있으며, 중앙을 중심으로 센터 핵연료 봉, 핵연료 봉 6개로 구성된 내부링, 핵연료 봉 12개로 구성된 중간링, 핵연료 봉 18개로 구성된 외부링 순으로 총 37개의 핵연료 봉들이 배치되며, 핵연료 봉사이에는 냉각재인 중수가 통과하는 구조로 되어 있다.Inside the pressure tube are the fuel rods that make up the fuel bundle.The center fuel rod, the inner ring consisting of six fuel rods, the middle ring consisting of 12 fuel rods, and the outer ring consisting of 18 fuel rods are arranged in the center. Fuel rods are arranged, and the nuclear fuel service is a structure in which heavy water, a coolant, passes through.
도 3은 연료관에 들어가는 핵연료다발의 구성도이다. 핵연료 봉은 핵연료 봉 피복관이라 칭하는 지르코늄 합금관에 천연 이산화 우라늄으로 된 수십 개의 핵연료 소결체를 넣고 밀봉한 것이다. 이러한 핵연료 봉 수십 개가 핵연료 봉단 접합판에 의해 링 형태의 핵연료다발 형상으로 구성되어 있다.3 is a configuration diagram of a nuclear fuel bundle that enters a fuel pipe. Nuclear fuel rods are sealed by inserting dozens of fuel sinters of natural uranium into a zirconium alloy tube called a nuclear fuel rod cladding tube. Dozens of such fuel rods are configured in the shape of a fuel bundle in the form of a ring by a fuel-end junction plate.
이러한 구조를 특징으로 하는 수평 관로형 원자로에 대하여 안전성을 평가하는 방법은 발생 가능한 사고로 가정하고, 이 사고로부터 진행되는 각종 시나리오를 종합적으로 분석한 후, 이 사고가 원자로의 안전성에 미치는 정도를 최종 분석하는 것이다. The method for evaluating the safety of horizontal pipeline reactors characterized by such a structure is assumed to be a possible accident, comprehensively analyzes the various scenarios resulting from the accident, and finally determines the degree to which the accident affects the safety of the reactor. To analyze.
여러 가지 사고 중에서 가장 중대하고 심각한 사고는 핵연료가 용융되는 사고이며, 이 사고는 원자로 내부 온도가 매우 높게 상승하여 일부 핵연료 봉이 용융되어 발생된다. The most serious and serious of the many accidents is the melting of nuclear fuel, which is caused by the melting of some fuel rods due to a very high temperature inside the reactor.
용융된 이후의 사고 시나리오에는 그 용융물이 파손된 연료관을 통해 연료관 외부로 흘러나와 원자로 내부 구조물을 손상시킴으로써 제 기능을 수행하지 못하게 되고 용융물에 포함된 방사성 물질이 감속재 계통을 통하여 외부로 누출되는 문제점이 있다. In an accident scenario after melting, the melt flows out of the fuel pipe through the broken fuel pipe and damages the reactor internal structure, preventing it from functioning and radioactive material contained in the melt leaking out through the moderator system. There is a problem.
따라서, 정상적인 원자로 정지 가능 여부, 방사성 물질의 외부 누출량, 용융물의 진행 경로 등을 정확하게 판단하고, 이 사고로 인한 후속 조치 비용을 최소화하기 위해서는 사고 후 핵연료 봉 용융물의 질량을 정확하게 평가하여야할 필요가 요구된다.Therefore, it is necessary to accurately assess the mass of the fuel rod melt after the accident in order to accurately determine whether the reactor can be shut down normally, the amount of external leakage of radioactive material, the route of the melt, etc., and to minimize the cost of follow-up due to the accident. do.
그러나 종래의 연산방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 각 연료관의 핵연료다발을 구성하는 내부링, 중간링, 외부링에서 각 링의 최상단에 위치한 1개 핵연료 봉만을 대상으로 이 핵연료 봉의 피복관과 핵연료의 온도를 핵연료 봉 설계 시 결정된 피복관과 핵연료의 용융온도(Tc , melt와 Tf , melt)와 비교하여 그 온도와 같거나 높으면, 그 링에 구성되어 있는 모든 핵연료 봉이 용융되는 것으로 가정하기 때문에 이 방법은 용융질량이 과도하게 계산되는 문제점이 있다.However, the conventional calculation method, as shown in FIG. 4, covers only one fuel rod located at the top of each ring in the inner ring, the middle ring, and the outer ring constituting the fuel bundle of each fuel pipe. If the temperature of the fuel is equal to or higher than the melting temperature (T c , melt and T f , melt ) of the cladding and fuel determined in the design of the fuel rod, then assume that all fuel rods in the ring melt. Therefore, this method has a problem that the melt mass is excessively calculated.
본 발명이 해결하려는 과제는 용융물의 양을 정확히 평가함으로써 일부 방사성 물질이 대기로 유출되어 대중에게 미치는 영향을 보다 정확히 분석하고, 방사선 방호를 위한 비상계획수립 범위의 최적화 및 사고조치 비용을 최소화하는데 있다. The problem to be solved by the present invention is to accurately evaluate the amount of melt, to more accurately analyze the impact of some radioactive material to the atmosphere to the public, and to minimize the cost of the optimization plan and accident measures for the radiological protection .
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 최상단 연료봉부터 최하단 연료봉 순으로 각 연료봉의 용용 질량을 결정하고, 각 연료봉의 용융질량을 모두 합산하여 외부링, 중간링 및 내부링의 총 용융질량을 결정하고, 센터 핵연료 봉의 용융질량을 결정하여 정확하게 용융질량을 결정하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to determine the molten mass of each fuel rod in order from the highest fuel rod to the lowest fuel rod using a filtering technique and a circulation model, the sum of the melt mass of each fuel rod, the outer ring, the intermediate ring and the inner ring To determine the total melt mass, determine the melt mass of the center fuel rod, and accurately determine the melt mass.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 핵연료봉의 용융 질량 평가를 핵연료 피복관 및 핵연료에 대하여 정확하게 평가함으로써, 사고 후 파손된 피복관에서 흘러나온 용융물에 의한 원자로정지계통의 손상 정도를 정확히 파악하고, 이에 따라 원자로정지계통 설계 시 반드시 수반되는 정지능력 여유도를 최적화하여 부가적인 원자로정지계통의 2차 설비에 대한 투자비를 대폭 절감하는데 있다. Another problem to be solved by the present invention is to accurately evaluate the nuclear fuel rod melt mass evaluation for the fuel cladding and the fuel, to accurately determine the degree of damage to the reactor shutdown system due to the melt flowing out of the broken cladding after the accident, accordingly It is to greatly reduce the investment cost for the secondary facility of additional reactor stop system by optimizing the stop capacity margin which is necessarily accompanied in the design of stop system.
본 발명의 과제 해결 수단은 사고 발생 후 원자로 계통의 상태를 나타내는 주요 변수인 압력, 유량 및 온도 등의 데이터를 열수력 해석 방법론으로 핵연료 봉 피복관 온도를 분석 연산하여 메모리에 저장된 피복관의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관 파손시점을 결정하는 단계와, 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 외부링에 대한 피복관의 총 용융질량을 연산하는 단계와, 동일한 방법을 적용하여 중간링과 내부링에 대한 피복관의 총 용융 질량을 연산하는 단계 및 센터 피복관의 용융 질량을 연산하여 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 피복관 각각의 용융 질량을 합산하는 단계를 구비한 수평 관로형 원자로의 핵연료 봉 용융질량 연산방법을 제공하는데 있다.The problem solving means of the present invention is to set the melting temperature of the cladding stored in the memory by analyzing the fuel rod cladding temperature by thermal hydraulic analysis methodology, the data such as pressure, flow rate and temperature, which are the main variables indicating the state of the reactor system after the accident Determining the point of failure of the cladding tube by comparison with the values, calculating the total melt mass of the cladding tube against the outer ring using filtering techniques and circulation models, and applying the same method to A method for calculating the fuel rod melt mass of a horizontal pipeline reactor comprising calculating the total melt mass and calculating the melt mass of the center cladding tube and summing the melt mass of each of the outer ring, intermediate ring, inner ring and center cladding tube. To provide.
본 발명의 또 다른 과제 해결 수단은 사고 발생 후 원자로 계통의 상태를 나타내는 주요 변수인 압력, 유량 및 온도 등의 데이터를 열수력 해석 방법론으로 핵연료 온도를 분석 연산하여 메모리에 저장된 핵연료 용융온도의 설정 값과 비교하여 핵연료 파손시점을 결정하는 단계와, 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 외부링에 대한 핵연료 총 용융질량을 연산하는 단계와, 동일한 방법을 적용하여 중간링과 내부링에 대한 핵연료 총 용융 질량을 연산하는 단계 및 센터 핵연료의 용융 질량을 연산하여 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 핵연료 각각의 용융 질량을 합산하는 단계를 구비한 수평 관로형 원자로의 핵연료 봉 용융 질량 연산방법을 제공하는데 있다.Another problem solving means of the present invention is to set the value of the fuel melting temperature stored in the memory by analyzing the fuel temperature by thermal hydraulic analysis methodology data such as pressure, flow rate and temperature, which are the main variables indicating the state of the reactor system after an accident Determining the point of failure of the fuel relative to the fuel cell; calculating total fuel melt mass for the outer ring using filtering techniques and circulation models; and applying the same method to total fuel melt mass for the intermediate and inner rings. And calculating the melt mass of the center fuel and summing the melt mass of each of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center fuel. .
본 발명의 또 다른 과제 해결 수단은 연산된 외부링의 피복관 및 핵연료 총 용융질량과, 연산된 중간링 및 내부링의 피복관 및 핵연료 총 용융 질량과, 연산된 센터 피복관 및 핵연료의 용융 질량 전체를 합산하여 해당 수평 관로형 원자로의 총 핵연료 봉(피복관+핵연료) 용융질량을 연산하는 단계를 포함하는 수평 관로형 원자로의 핵연료 봉 용융질량 연산방법을 제공하는데 있다.Another problem solving means of the present invention is the sum of the calculated total melt mass of the cladding and nuclear fuel of the outer ring, the calculated total melt mass of the cladding and nuclear fuel of the intermediate ring and inner ring, and the calculated total melt mass of the center cladding and nuclear fuel It is to provide a method for calculating the nuclear fuel rod melt mass of a horizontal pipeline reactor comprising the step of calculating the total fuel rod (clad tube + fuel) melt mass of the horizontal pipeline reactor.
본 발명은 용융물의 양을 정확히 평가함으로써 일부 방사성 물질이 대기로 유출되어 대중에게 미치는 영향을 보다 정확히 분석하고, 방사선 방호를 위한 비상계획수립 범위의 최적화 및 사고조치 비용을 최소화하는데 있다. The present invention aims to more accurately analyze the impact of some radioactive material on the public by evaluating the amount of melt, and to minimize the cost of accident planning and optimization of contingency planning for radiation protection.
본 발명의 또 다른 효과는 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 최상단 연료봉부터 최하단 연료봉 순으로 각 연료봉의 용용 질량을 연산하고, 각 연료봉의 용융질량을 모두 합산하여 외부링, 중간링, 내부링의 총 용융질량을 결정하고, 센터 핵연료 봉의 용융질량을 정확하게 연산하여 경제적 손실을 최소화는데 있다.Another effect of the present invention is to calculate the melt mass of each fuel rod in order from the top fuel rod to the bottom fuel rod using the filtering technique and the circulation model, the sum of the melt mass of each fuel rod, the total of the outer ring, intermediate ring, inner ring It is to determine the melt mass and to accurately calculate the melt mass of the center fuel rod to minimize economic losses.
본 발명의 또 다른 효과는 핵연료봉의 용융 질량 평가를 핵연료 피복관 및 핵연료에 대하여 정확하게 평가함으로써, 사고 후 파손된 피복관을 통해서 흘러나온 용융물에 의한 원자로정지계통의 손상 정도를 정확히 파악하고, 이에 따라 원자로정지계통 설계 시 반드시 수반되는 정지능력 여유도를 최적화하여 부가적인 원자로정지계통의 2차 설비에 대한 투자비를 대폭 절감하는데 있다. Another effect of the present invention is to accurately evaluate the melt mass of the fuel rods for the fuel cladding tube and the fuel, so as to accurately determine the degree of damage to the reactor shutdown system due to the melt flowing out through the broken cladding after the accident, and thus the reactor shutdown. It is to greatly reduce the investment cost for the secondary facility of additional reactor shutdown system by optimizing the margin of stopping capacity that is necessarily accompanied in the system design.
도 1은 수평 관로형 원자로 개념도이다.
도 2는 핵연료다발이 삽입된 피복관의 단면도이다.
도 3은 피복관에 들어가는 핵연료다발 구성도이다.
도 4는 종래의 핵연료 봉 용융 질량 평가 흐름도이다.
도 5는 필터링기법을 통한 핵연료 봉 용융 질량 평가 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10; 연료관 11; 원자로
12; 입구모관 13; 출구모관
14; 냉각재펌프 15; 증기발생기
20; 핵연료 봉 21; 외부링
22; 중간링 23; 내부링
24; 센터 핵연료 봉 25; 압력관
26; 외부관 27; 냉각재
28; 가스류
30; 소결체 31; 핵연료 봉 피복관
32; 핵연료봉단 접합판
50; 냉각재 51; 증기
501; 최상단 502; 최상단 아래 2단
503; 2단 아래 3단1 is a conceptual view of a horizontal pipeline reactor.
2 is a cross-sectional view of a cladding tube in which a nuclear fuel bundle is inserted.
3 is a schematic diagram of a bundle of nuclear fuel entering a cladding tube.
4 is a conventional fuel rod melt mass evaluation flowchart.
5 is a flow chart of nuclear fuel rod melt mass evaluation through a filtering technique.
<Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10;
12; Inlet
14;
20;
22; Middle ring 23; Inner ring
24;
26;
28; Gas flow
30; Sintered
32; Nuclear Fuel Rod Junction Plate
50; Coolant 51; steam
501; Top 502; 2 steps below the top
503; 3 steps below 2 steps
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. 본 발명에 따른 수평 관로형 원자로의 핵연료 봉 용융 질량 연산방법은 핵연료 및 피복관 온도를 메모리에 저장된 핵연료 및 피복관 용융온도의 설정 값과 비교하여 핵연료 및 피복관 파손시점을 결정하는 단계를 포함한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail. A method for calculating the fuel rod melt mass of a horizontal pipeline reactor according to the present invention includes comparing the fuel and cladding temperature with a set value of the fuel and cladding melting temperature stored in a memory to determine a fuel and cladding break point.
또한, 본 발명은 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 외부링의 총 핵연료봉(피복관+핵연료) 용융질량을 결정하는 단계와, 동일한 방법을 적용하여 중간링의 총 핵연료봉(피복관+핵연료) 용융질량, 내부링의 총 핵연료봉(피복관+핵연료) 용융질량, 센터 핵연료 봉의 용융질량을 연산하여 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 핵연료 봉 각각의 용융 질량을 합산하는 단계를 구비하고 있다. 본 발명의 구체적인 실시 예에 대하여 살펴본다.In addition, the present invention is to determine the total fuel rod (cladding + fuel) melt mass of the outer ring by using a filtering technique and a circulation model, the total fuel rod (cladding + fuel) melt mass of the intermediate ring by applying the same method And calculating the total mass of the fuel rods (covering tube + fuel) of the inner ring and the mass of the fuel rods of the inner ring and summing the melt mass of each of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center fuel rod. It looks at a specific embodiment of the present invention.
<실시 예><Example>
본 발명에 따른 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1은 수평 관로형 원자로를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 핵연료다발이 삽입된 피복관의 단면도를 도시한 것이다. An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a horizontal pipeline reactor, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of a cladding tube in which a nuclear fuel bundle is inserted.
본 발명은 종래 기술의 과도한 핵연료 봉의 용융 질량 계산을 방지함으로써 핵연료 봉 용융 이후 최적의 후속 대책 수립용 판단 자료를 제공하기기 위해 위치별로 피복관 및 핵연료 온도를 연산하고, 연산된 값을 메모리에 저장된 피복관 및 핵연료 용융온도에 대한 설정 값과 비교하여 설정된 값 미만일 경우에 에러로 간주하여 제거되는 에러 필터링 기법을 이용한다. The present invention calculates the cladding tube and the fuel temperature for each position in order to provide the determination data for establishing the optimal follow-up measures after the fuel rod melting by preventing excessive calculation of the fuel rod melt mass of the prior art, and the calculated value stored in the memory And an error filtering technique, which is regarded as an error and is removed when it is less than the set value compared with the set value for the fuel melting temperature.
본 발명은 핵연료 봉의 온도를 필터링하기 위해서는 각 핵연료 봉의 위치에 따라 데이터를 비교할 수 있는 순환모델을 제시하고, 이로부터 핵연료 봉의 용융 질량을 계산할 수 있는 연산단계를 포함한다. 본 명세서에서 핵연료 봉은 피복관과 핵연료를 포함한다. The present invention provides a circulating model for comparing the data according to the position of each fuel rod in order to filter the temperature of the fuel rod, and includes a calculation step for calculating the molten mass of the fuel rod therefrom. The fuel rod herein includes a cladding tube and a nuclear fuel.
본 발명의 에러 필터링 기법과 위치별 데이터 비교 순환모델을 도 5를 바탕으로 설명한다.An error filtering technique and a data comparison cyclic model for each location of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
도 5는 필터링 기법을 통한 핵연료 봉의 총 용융질량 평가의 흐름도이다. 도 5에서 사고로 인하여 연료관의 냉각재(50)가 일부 상실된 경우에 상부 절반은 증기(51)로 채워져 있고, 하부 절반은 냉각재(50)가 채워져 있을 때의 핵연료 봉 외부링에 대한 실시 예를 나타낸 것이다.5 is a flow chart of total melt mass assessment of nuclear fuel rods through filtering techniques. In FIG. 5, when the
먼저, 사고 발생 후 원자로 계통의 상태를 나타내는 주요 변수인 압력, 유량 및 온도 등의 데이터를 열수력 해석 방법론으로 분석 연산하고, 상기 분석 연산한 결과로부터 얻은 압력관 최하단의 핵연료 피복관 온도를 메모리에 입력 저장된 피복관의 용융온도(Tc , melt)의 설정 값과 비교하여 피복관이 파손되는 시점을 결정하는 단계를 포함한다. First, after the accident occurs, data such as pressure, flow rate, and temperature, which are the main variables representing the state of the reactor system, are analyzed and calculated by the thermal hydraulic analysis methodology, and the fuel fuel tube temperature at the bottom of the pressure tube obtained from the analysis results is stored in the memory. And determining a time point at which the cladding tube is broken by comparing with a set value of the melting temperature (T c , melt ) of the cladding tube.
다음은 핵연료인 펠릿이 주입되는 피복관이 파손되는 시점을 결정하는 단계이며, 파손이 결정된 피복관의 파손시점을 기준으로 피복관의 외부링, 중간링 및 내부링으로 이루어진 3가지 링(도 2에서 21내지 23)과 센터 피복관에 대하여 필터링 기법과 순환모델을 상단부터 하단까지 위치에 따라 순차적으로 적용하여 각 피복관의 온도를 필터링하고, 메모리에 저장된 피복관 용융온도(Tc , melt와 Tf , melt)의 설정 값과 비교하며, 비교 결과 설정된 값 이상 일 경우에 앞서 기술한 각각의 링에 대한 핵연료 봉 용융 질량을 연산하는 단계를 거친다.The next step is to determine when the cladding tube into which the fuel pellet is injected is broken, and based on the failure point of the cladding tube which is determined to be broken, three rings consisting of an outer ring, an intermediate ring and an inner ring of the cladding tube (21 to 21 in FIG. 23) Filtering the temperature of each cladding tube by applying the filtering technique and circulation model sequentially from the top to the bottom for the center cladding tube, and of the cladding melting temperature (T c , melt and T f , melt ) stored in memory. Comparing with the set value, the fuel rod melt mass for each ring described above is calculated when the comparison is over the set value.
본 발명에 적용된 에러 필터링 기법과 순환모델을 보다 구체적으로 살펴본다. The error filtering technique and the cyclic model applied to the present invention will be described in more detail.
핵연료 봉 다발의 외부링 피폭관의 경우를 살펴보면, 순환모델에서 초기 값 N=0일 때 N=N+1에서 N=1이 되며, N=1인 단계는 최상단(도5의 501)에 있는 핵연료 봉 1개의 피복관 온도를 앞서 기술한 열수력 해석 방법론으로 분석 연산하여 온도를 얻고, 얻은 온도를 메모리에 저장된 피복관 용융온도(Tc , melt)의 설정 값과 비교하여 설정된 온도와 같거나 높으면 용융된 것으로 판단하여 피복관 용융 질량을 계산하고 그 값을 메모리에 저장한다. In the case of the outer ring exposure tube of the nuclear fuel rod bundle, when the initial value N = 0 in the cyclic model, N = N + 1 to N = 1, and the step where N = 1 is at the top (501 in FIG. 5). The temperature of a single fuel rod cladding tube is analyzed by thermal analysis methodology described above to obtain the temperature, and the obtained temperature is compared with a set value of the cladding melting temperature (T c , melt ) stored in memory to melt if it is higher than or equal to the set temperature. It is then determined that the cladding melt mass is calculated and stored in memory.
다만, 피복관 온도가 피복관 용융온도(Tc , melt) 미만이면 다음 단계인 핵연료 온도 비교 단계로 넘어가며, 이와 같이 수행하는 것이 필터링 기법이다. However, if the cladding tube temperature is less than the cladding tube melting temperature (T c , melt ) , the process proceeds to the next step of comparing the nuclear fuel temperature.
본 명세서에 사용된 필터링 기법은 에러 필터링 기법을 줄인 것으로 서로 동일한 의미를 갖는다.As used herein, the filtering technique is a reduction of the error filtering technique and has the same meaning.
이 때 피복관 용융온도(Tc , melt)는 본 발명에 따라 설계 제작된 분석프로그램과 함께 메모리에 설정 저장되어 있다. At this time, the coating tube melting temperature (T c , melt ) is stored in the memory with the analysis program designed and manufactured according to the present invention.
상기 피복관에 대하여 순환모델을 적용하여 초기값 N=0, 즉 N=N+1=1 일 때 피복관 용융질량의 연산을 수행한 방법과 동일하게, 핵연료에 대하여서도 사고 발생 후 원자로 계통의 상태를 나타내는 주요 변수인 압력, 유량 및 온도 등의 데이터를 열수력 해석 방법론으로 분석하여 핵연료 온도를 획득한다.In the same way as the method of calculating the melt mass of the cladding tube when the initial value N = 0, that is, N = N + 1 = 1 by applying the circulation model to the cladding tube, the state of the reactor system after the accident occurred for the nuclear fuel. Nuclear fuel temperature is obtained by analyzing the hydrodynamic analysis methodology such as pressure, flow rate and temperature, which are the main variables.
상기 획득한 핵연료 온도와 메모리에 저장된 핵연료 용융온도(Tf , melt)의 설정 값을 서로 비교하여 설정 값 이상이면, 핵연료 용융 질량을 계산하고 그 값을 메모리에 저장한다. Comparing the obtained fuel temperature and the set value of the fuel melting temperature (T f , melt ) stored in the memory and compares with each other, the fuel melt mass is calculated and stored in the memory.
한편, 핵연료 봉의 피복관 또는 핵연료 온도가 메모리에 저장된 각각의 용융온도(Tc , melt와 Tf , melt)의 설정 값 미만일 경우에 에러로 간주하여 용융 질량 연산에서 제외한다.On the other hand, when the cladding or fuel temperature of the fuel rod is less than the set value of each melting temperature (T c , melt and T f , melt ) stored in the memory, it is regarded as an error and excluded from the melt mass calculation.
다음은 N=1일 때 N=N+1에서 N=2가 되며, N=2인 단계는 최상단 바로 아래인 2단(도5의 502)에 위치하는 핵연료 봉 2개 각각에 대하여 피복관 온도를 메모리에 저장된 피복관 용융온도(Tc , melt)의 설정 값과 비교하여 설정된 값과 같거나 높으면 용융된 것으로 간주하여 피복관 용융 질량을 계산하고, 그 값을 저장한다. Next, when N = 1, N = N + 1 to N = 2, the step of N = 2 is the cladding temperature for each of the two fuel rods located in the second stage (502 in Fig. 5) just below the top end. Compared to the set value of the cladding tube melting temperature (T c , melt ) stored in the memory, if the value is equal to or higher than the set value, it is regarded as molten and the cladding tube melt mass is calculated and stored.
상기 N=2 단계의 피복관 내부에 위치하는 핵연료 온도 역시 상기 피복관 온도 비교 방법과 마찬가지로 메모리에 저장된 핵연료 용융온도(Tf , melt)의 설정 값과 서로 비교하여 그 이상이면, 핵연료 용융 질량을 계산하고 그 값을 저장한다. If the fuel temperature located inside the cladding tube of step N = 2 is also higher than the set value of the fuel melting temperature (T f , melt ) stored in the memory as in the method of comparing the cladding tube temperature, the fuel melt mass is calculated. Save the value.
한편, 핵연료 봉의 피복관 또는 핵연료 온도가 메모리에 저장된 각각 용융온도(Tc , melt와 Tf , melt)의 설정 값 미만일 경우에는 에러로 간주하여 용융 질량 계산에서 제외한다.On the other hand, if the cladding or fuel temperature of the fuel rod is less than the set values of the melting temperatures (T c , melt and T f , melt ) respectively stored in the memory, it is regarded as an error and excluded from the melt mass calculation.
다음은, N=2일 때 N=2+1에서 N=3이 되며, N=3인 단계는 2단(502) 아래에 위치하는 3단(도5의 503)의 핵연료 봉 2개이며, 이 또한 N=1, N=2와 동일한 방법으로 핵연료 봉의 피복관 또는 핵연료 온도가 메모리에 저장된 각각 용융온도(Tc , melt와 Tf , melt)의 설정 값 미만일 경우에는 필터링하여 계산에서 제외한다. Next, when N = 2, N = 2 + 1 to N = 3, and the stage where N = 3 is two nuclear fuel rods of three stages (503 of FIG. 5) located below the
앞서 기술한 방법을 적용하여 반복 수행하여, 도5의 외부링에 대하여 N=9이고 N=10인 단계, 즉 외부링의 최하단 1개 연료봉까지 순차적으로 피복관 및 핵연료에 대한 용융 질량의 계산을 수행하고, 계산된 값을 메모리에 저장하는 단계를 거친다. Repeatedly applying the above-described method, N = 9 and N = 10 for the outer ring of Figure 5, that is, the calculation of the molten mass for the cladding tube and the nuclear fuel sequentially to the lowest fuel rod of the outer ring And storing the calculated value in memory.
외부링에 대하여 필터링 기법과 순환모델을 적용하여 피복관 및 핵연료에 대한 용융질량의 계산이 끝난 후, 동일한 필터링 기법과 순환모델을 적용하여 중간링 및 내부링에 대하여 피복관과 핵연료에 대한 용융질량을 연산하고, 그 값을 메모리에 저장한다. After the calculation of the melt mass for the cladding tube and the nuclear fuel by applying the filtering technique and the circulation model to the outer ring, the melt mass for the cladding tube and the fuel is calculated for the intermediate ring and the inner ring by applying the same filtering technique and the circulation model. And store the value in memory.
도 5에서, 중앙에 위치한 1개 핵연료 봉에 대하여서도 필터링 기법과 순환모델을 적용하여 피복관과 핵연료에 대한 용융질량을 연산하고, 그 값을 메모리에 저장한다. In FIG. 5, the molten mass for the cladding tube and the fuel is calculated using a filtering technique and a circulating model for one centrally located fuel rod, and the value is stored in the memory.
상기 단계에서 계산한 피복관과 핵연료 각각에 대한 용융질량을 합하여 본 발명에 따른 수평 관로형 원자로의 핵연료 봉 총 용융 질량의 연산이 이루어진다. Calculation of the total melt mass of the fuel rods of the horizontal pipeline reactor according to the present invention is performed by summing the melt masses for each of the cladding tube and the nuclear fuel calculated in the above step.
앞서 기술한 내용의 용이한 이해를 위하여 피복관 및 핵연료에 관한 용융 질량의 연산을 동시에 기재하였으나, 도 4의 흐름도에 기초하여 순서대로 기재하여도 무방하다. The calculation of the melt mass for the cladding tube and the nuclear fuel was simultaneously described for easy understanding of the above description, but may be described in order based on the flowchart of FIG. 4.
본 발명에 따른 기술적 구성을 보다 구체적으로 명료하게 기술한다. The technical configuration according to the present invention will be described in more detail.
수평 관로형 원자로의 피복관 용융질량 연산방법에 있어서, 피복관 온도를 연산하여 메모리에 저장된 피복관의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관의 용융온도 이상일 경우에 피복관 파손시점을 판단하는 단계를 거쳐서, 외부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계를 거치고, 중간링 및 내부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계를 거쳐서, 센터 피복관 용융질량을 연산하는 단계를 거치며, 상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 피복관 총 용융질량을 합산하는 단계로 이루어진다.In the method for calculating the cladding tube melt mass of a horizontal pipeline type reactor, the outer ring is determined by calculating the cladding tube temperature and comparing the set point value of the cladding temperature stored in the memory to determine the breakage point of the cladding tube when the cladding tube is at or above the melting temperature. Calculating the total sheath melt mass of the intermediate ring and the inner ring, and calculating the center sheath melt mass of the intermediate ring and the inner ring, and calculating the outer ring, the middle ring, and the inner ring. Summing the sheath total melt mass of the ring and center.
수평 관로형 원자로의 핵연료 용융질량 연산방법에 있어서, 핵연료 온도를 연산하여 메모리에 저장된 핵연료 용융온도의 설정 값과 비교하여 핵연료의 용융온도 이상일 경우에 핵연료 파손시점을 판단하는 단계를 거쳐서, 외부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계를 거치고, 중간링 및 내부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계를 거쳐서, 센터 핵연료 용융질량을 연산하는 단계를 거치며, 상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 핵연료 총 용융질량을 합산하는 단계로 이루어진다.In the fuel melt mass calculation method of a horizontal pipeline reactor, the fuel temperature is calculated by comparing the fuel temperature with the set value of the fuel melting temperature stored in the memory, and determining the fuel failure time when the fuel temperature is higher than the melting temperature of the fuel. Computing the total fuel melt mass, and calculating the total fuel melt mass of the intermediate ring and the inner ring, and calculating the center fuel melt mass, the calculated outer ring, intermediate ring, inner ring And summing the total fuel mass of the fuel in the center.
수평 관로형 원자로의 피복관 용융질량 연산방법에 있어서, 피복관 온도를 연산하여 메모리에 저장된 피복관의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관의 용융온도 이상일 경우에 피복관 파손시점을 판단하는 단계를 거쳐서, 외부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계를 거치고, 중간링 및 내부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계를 거쳐서, 센터 피복관 용융질량을 연산하는 단계를 거치며, 상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 피복관 총 용융질량을 합산하는 단계를 거쳐서, 핵연료 온도를 연산하여 메모리에 저장된 핵연료 용융온도의 설정 값과 비교하여 핵연료의 용융온도 이상일 경우에 핵연료 파손시점을 결정하는 단계를 거치고, 외부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계를 거쳐서, 중간링 및 내부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계를 거치며, 센터 핵연료 용융질량을 연산하는 단계를 거쳐서, 상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 핵연료 총 용융질량을 합산하는 단계를 거치고, 상기 피복관 총 용융질량과 핵연료 총 용융질량을 합산하는 단계로 이루어진다.In the method for calculating the cladding tube melt mass of a horizontal pipeline type reactor, the outer ring is determined by calculating the cladding tube temperature and comparing the set point value of the cladding temperature stored in the memory to determine the breakage point of the cladding tube when the cladding tube is at or above the melting temperature. Calculating the total sheath melt mass of the intermediate ring and the inner ring, and calculating the center sheath melt mass of the intermediate ring and the inner ring, and calculating the outer ring, the middle ring, and the inner ring. Through the step of summing the total melt mass of the cladding of the ring and the center, the fuel temperature is calculated and compared with the set value of the fuel melting temperature stored in the memory to determine the fuel failure time when the fuel is above the melting temperature of the fuel. Compute the total fuel melt mass of the ring, and then total fuel melt of the intermediate and inner rings After calculating the amount, and through the step of calculating the center fuel melt mass, and through the step of summing the total fuel melt mass of the outer ring, the intermediate ring, the inner ring and the center, the total pipe mass melt mass and Summing up the total fuel melt mass.
즉, 본 발명의 보호 범위는 피복관 및 핵연료 총 용융질량 연산과, 피복관의 총 용융질량 연산과, 핵연료 총 용융질량 연산 중 어느 하나 또는 둘 이상을 연산하는 방법 모두를 포함한다, That is, the scope of protection of the present invention includes both the method for calculating one or more of the total melt mass calculation of the cladding tube and the fuel, the total melt mass calculation of the cladding tube, and the total melt mass calculation of the nuclear fuel,
본 발명은 핵연료 피복관 온도 및 핵연료 온도를 피복관 및 핵연료의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관 및 핵연료 파손시점을 결정하는 단계와, 필터링 기법과 순환모델을 사용하여 외부링의 총 용융질량을 결정하는 단계와, 동일한 방법을 적용하여 중간링의 총 용융 질량, 내부링의 총 용융 질량, 센터 핵연료 봉의 용융 질량을 연산하여 외부링, 중간링, 내부링, 센터 핵연료 봉 각각의 용융 질량을 합산하는 단계를 구비한 수평 관로형 원자로의 피복관 및 핵연료 용융질량 연산방법을 제공하여 정확하게 분석하고, 방사선 방호를 위한 비상계획수립 범위의 최적화 및 사고조치 비용을 최소화할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention compares the fuel cladding tube temperature and the fuel temperature with a set value of the cladding tube and the melting temperature of the fuel tube to determine the break point of the cladding tube and the fuel, and to determine the total melt mass of the outer ring using a filtering technique and a circulation model. Calculating the total melt mass of the intermediate ring, the total melt mass of the inner ring, and the melt mass of the center fuel rod by applying the same method to add the melt mass of each of the outer ring, the intermediate ring, the inner ring, and the center fuel rod. It provides high industrial applicability because it provides accurate analysis of cladding tube and nuclear fuel melt mass calculation method of horizontal pipeline type reactor equipped with the system, minimizing the cost of contingency planning and minimizing incidents for radiation protection.
Claims (9)
피복관 온도를 연산하여 메모리에 저장된 피복관의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관의 용융온도 이상일 경우에 피복관 파손시점을 판단하는 단계;
외부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계;
중간링 및 내부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계;
센터 피복관 용융질량을 연산하는 단계; 및
상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 피복관 총 용융질량을 합산하는 단계를 구비한 수평 관로형 원자로의 피복관 총 용융질량 연산방법.In the method for calculating the cladding tube melt mass of a horizontal pipeline reactor,
Calculating the cladding tube temperature and comparing the set value of the melting temperature of the cladding tube stored in the memory to determine a breakage point of the cladding tube when the cladding tube is above the melting temperature;
Calculating a total sheath melt mass of the outer ring;
Calculating a total sheath melt mass of the intermediate ring and the inner ring;
Calculating a center cladding melt mass; And
And summing the calculated outer ring, intermediate ring, inner ring and center cladding total melt mass of the center.
핵연료 온도를 연산하여 메모리에 저장된 핵연료 용융온도의 설정 값과 비교하여 핵연료의 용융온도 이상일 경우에 핵연료 파손시점을 결정하는 단계;
외부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계;
중간링 및 내부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계;
센터 핵연료 용융질량을 연산하는 단계; 및
상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 핵연료 총 용융질량을 합산하는 단계를 구비한 수평 관로형 원자로의 핵연료 총 용융질량 연산방법.In the nuclear fuel melt mass calculation method of a horizontal pipeline reactor,
Calculating a fuel failure time when the fuel temperature is higher than the melting temperature of the fuel by calculating the fuel temperature and comparing the fuel melting temperature with a set value of the fuel melting temperature stored in the memory;
Calculating a total fuel melt mass of the outer ring;
Calculating a total fuel melt mass of the intermediate ring and the inner ring;
Calculating a center fuel melt mass; And
And summing the calculated total melt mass of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center of the nuclear fuel.
피복관 온도를 연산하여 메모리에 저장된 피복관의 용융온도의 설정 값과 비교하여 피복관의 용융온도 이상일 경우에 피복관 파손시점을 결정하는 단계;
외부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계;
중간링 및 내부링의 총 피복관 용융질량을 연산하는 단계;
센터 피복관 용융질량을 연산하는 단계;
상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 피복관 총 용융질량을 합산하는 단계;
핵연료 온도를 연산하여 메모리에 저장된 핵연료 용융온도의 설정 값과 비교하여 핵연료의 용융온도 이상일 경우에 핵연료 파손시점을 결정하는 단계;
외부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계;
중간링 및 내부링의 총 핵연료 용융질량을 연산하는 단계;
센터 핵연료 용융질량을 연산하는 단계;
상기 연산된 외부링, 중간링, 내부링 및 센터의 핵연료 총 용융질량을 합산하는 단계; 및
상기 피복관 총 용융질량과 상기 핵연료 총 용융질량을 합산하는 단계로 이루어진 수평 관로형 원자로의 피복관 및 핵연료 총 용융질량 연산방법.In the method for calculating the cladding tube melt mass of a horizontal pipeline reactor,
Calculating a cladding tube temperature and comparing the set value of the cladding temperature of the cladding tube stored in the memory to determine a breakage point of the cladding tube when the cladding tube is above the melting temperature of the cladding tube;
Calculating a total sheath melt mass of the outer ring;
Calculating a total sheath melt mass of the intermediate ring and the inner ring;
Calculating a center cladding melt mass;
Summing the calculated outer ring, middle ring, inner ring and sheath total melt mass of the center;
Calculating a fuel failure time when the fuel temperature is higher than the melting temperature of the fuel by calculating the fuel temperature and comparing the fuel melting temperature with a set value of the fuel melting temperature stored in the memory;
Calculating a total fuel melt mass of the outer ring;
Calculating a total fuel melt mass of the intermediate ring and the inner ring;
Calculating a center fuel melt mass;
Summing the total fuel melt mass of the calculated outer ring, middle ring, inner ring and center; And
And a method of calculating a cladding tube and a nuclear total melt mass of the horizontal pipeline-type reactor, wherein the total of the cladding tube melt mass and the total fuel melt mass are added together.
상기 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 각각의 용융 질량의 연산은 필터링 기법과 순환모델로 이루어짐을 특징으로 하는 수평 관로형 원자로의 피복관 및 핵연료 총 용융질량 연산방법.The method according to claim 3,
The calculation of the melt mass of each of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center is performed by a filtering technique and a circulation model.
상기 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 각각의 용융 질량의 연산은 피복관 및 핵연료에 대하여 이루어짐을 특징으로 하는 수평 관로형 원자로의 피복관 및 핵연료 총 용융질량 연산방법.The method according to claim 3,
The calculation of the melt mass of each of the outer ring, the intermediate ring, the inner ring and the center is performed on the cladding tube and the fuel.
상기 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 각각의 용융 질량의 연산은 필터링 기법과 순환모델로 이루어짐을 특징으로 하는 수평 관로형 원자로의 피복관 총 용융질량 연산방법.The method according to claim 1,
The calculation of the melt mass of each of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center is performed by a filtering technique and a circulation model.
상기 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 각각의 용융 질량의 연산은 피복관 및 핵연료에 대하여 이루어짐을 특징으로 하는 수평 관로형 원자로의 피복관 총 용융질량 연산방법.The method according to claim 1,
The method for calculating the cladding tube total melt mass of the horizontal pipeline reactor, characterized in that the calculation of the melt mass of each of the outer ring, the intermediate ring, the inner ring and the center is performed for the cladding tube and the nuclear fuel.
상기 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 각각의 용융 질량의 연산은 필터링 기법과 순환모델로 이루어짐을 특징으로 하는 수평 관로형 원자로의 핵연료 총 용융질량 연산방법.The method according to claim 2,
And calculating the melt mass of each of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center using a filtering technique and a circulation model.
상기 외부링, 중간링, 내부링 및 센터 각각의 용융 질량의 연산은 피복관 및 핵연료에 대하여 이루어짐을 특징으로 하는 수평 관로형 원자로의 핵연료 총 용융질량 연산방법.
The method according to claim 2,
And calculating the melt mass of each of the outer ring, the middle ring, the inner ring, and the center for the cladding tube and the fuel.
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