An Experimental Study of Direct Containment Heating Phenomena

격납용기 직접가열 현상에 관한 실험적 연구

This paper reports an experimental study of direct containment heating (DCH) which would occur if the primary system pressure is still high at the time of vessel breach during a light water reactor core melt accident. The experiments were conducted in 1/30-scale cavity models of Kori unit 1 and 2 and Young Kwang unit 3 and 4 nuclear power plants. One 1/20-scale model of the Kori plant was also used to investigate the scaling effect. The primary variables in the experiments were initial vessel pressure, vessel breach size and cavity geometry. It is observed that higher initial pressure and larger breach size enhance the melt dispersal fraction. Also, the cavity geometry appears to affect the dispersal rate greatly. A simple correlation of melt dispersal fraction is proposed in terms of nondimensional effective period. This correlation shows good agreement with the present experimental data, the KAIST data and the BNL data.

본 논문에서는 경수로 노심 용융사고시 1차계통의 압력이 높은 경우에 발생하는 격납용기 직접가열 현상에 대한 실험연구를 하였다. 실험은 고리 1,2호기와 영광 3,4호기의 1/30 축소규모와 고리 1,2호기의 1/20 축소규모를 실험모형으로 하여 수행되었으며, 고리 1,2호기의 경우 축소 규모에 따른 검증도 시도하였다. 실험의 주요 변수는 초기 압력 용기의 압력, 파열면적 및 캐비티의 구조 등이다. 실험결과로부터 캐비티 외부로의 용융노심 분사비율은 높은 초기압력과 큰 파열면적을 가진 경우가 더 높으며 캐 비티의 구조가 분사비율에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 본 연구의 실험결과를 이용하여 분사비율에 대한 실험관계식을 무차원 유효시간의 함수로 도출하여 제시하였으며, 이 실험관계식은 본 실험결과 뿐만 아니라 한국 과학기술원의 실험자료 및 미국 BNL 실험결과와도 잘 일치하였다.