OPR1000 원자로 공동에 재배치 된 노심용융물의 임계 민감도 해석

Abstract

지금까지 원전 중대 사고에서 발생한 노심용융물의 임계 안정성과 관련된 많은 연구들이 수행되었다. 노심용융물의 임계에 영향을 미치는 변수들은 다양하며 이러한 변수들로 인해 노심용융물의 임계 안정성 평가에는 불확실성이 존재한다. 특히 원자로 공동에 재배치 된 노심용융물은 노심용융물과 구조물의 반응이나 층분리와 같은 현상을 나타낸다. 따라서 임계 안정성 평가의 기초 자료로사용하기 위해 이러한 현상들이 노심용융물의 임계에 미치는 영향을 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 OPR1000 원자로 공동에 재배치 된 노심용융물에 대하여 임계 민감도 해석을 수행하였다. 먼저 임계 해석을 수행하기 위해 일부 변수들에 대하여 가정을 도입하였다. 본 연구에서는 핵연료 농축도, 노심용융물의 층분리, 노심용융물과 원자로 공동 구성물질과의 반응, 제어봉 삽입 실패, 노심용융물의 형태가 노심용융물의 임계에 미치는 영향을 중점적으로 평가하였다. 다음으로 이들 변수들이 복합적으로 존재하는 상황에서 노심용융물의 임계 민감도 분석을 수행하였다. 연구 결과로부터 층분리 현상이나 노심용융물과 콘크리트의 상호작용, 노심용융물이 재배치되는 형태는 노심용융물의 임계를 상당히 증가시킬 수 있는 것으 로 확인되었다. 본 연구에서 수행한 결과는 향후 중대사고에서 노심용융물의 임계 안정성 평가를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.| A study on the criticality safety for corium generated in severe nuclear accidents has been a matter of concern after Fukushima NPP accident. It is noted that there are lots of variables affecting corium criticality. These variables make difficulty to analyse criticality safety for the re-arranged corium. Especially, the corium re-arranged in a reactor cavity shows specific behaviors which are reaction with concrete structure, corium stratification, etc. In this study, the effect of criticality caused by the corium behaviors and accident situations in the OPR1000 reactor cavity was evaluated and analyzed. Firstly, assumptions were made for several variables to analyse corium criticality; the variables used with assumptions are corium mass and composition, corium porosity, corium temperature, and absorbing materials. Criticality analysis focused on the factors such as fuel enrichment, corium stratification, corium concrete interaction, control rods insertion failure, and corium shape. Corium criticality calculation was carried out to investigate the effect of the individual factors on corium criticality. Finally, criticality analysis was made in the combined situation of the individual factors. Analysis shows that the layer separation, the adequate amount of molten concrete, corium shape can significantly increase the corium criticality. The result of the sensitivity analysis with the given conditions can contribute to establish the calculation strategy and guideline of corium criticality safety analysis.; A study on the criticality safety for corium generated in severe nuclear accidents has been a matter of concern after Fukushima NPP accident. It is noted that there are lots of variables affecting corium criticality. These variables make difficulty to analyse criticality safety for the re-arranged corium. Especially, the corium re-arranged in a reactor cavity shows specific behaviors which are reaction with concrete structure, corium stratification, etc. In this study, the effect of criticality caused by the corium behaviors and accident situations in the OPR1000 reactor cavity was evaluated and analyzed. Firstly, assumptions were made for several variables to analyse corium criticality