A Theoretical Study on the Fluid-Structure Interaction Due to the Pump in the Pressurized Water Reactor

원자로에서 펌프에 의해 야기되는 유체와 구조물 상호 작용에 대한 이론적 연구

The propagation of pump-induced pressure pulsation in a reactor is important because of the potential for vibration and resultant damage of reactor internals. A hydrodynamic model has been developed to obtain the pressure fluctuation due to the operation of pumps in the annulus(between the core support barrel and reactor vessel of a pressurized water reactor) including the coolant inlet pipe. The mathematical analysis is formulated in accordance with the linearized Navier-Stokes equation by assuming a compressible, inviscid flow. Two regions are considered separately and by coupling the solutions of the inlet pipe and the annulus, the inlet nozzle pressure(pressure at pipe and annulus interface) is to be calculated without assumptions. The geometric parameter effect on the pump-induced pressure pulsation is evaluated. Comparison of predicted and measured inlet nozzle pressure values for each forcing frequency shows good order of magnitude agreement.

원자로에서 펌프에 의해 야기되는 맥동 압력은 원자로 내부 구조물에 진동과 손상을 줄 수 있기 때문에 관심이 증가되고 있다. 본 연구에서는 냉각관과 환형관(원자로 압력 용기와 노심 보호 지지대 사이)으로 구성된 기하 형태에서 펌프에 의해 야기되는 맥동 압력을 해석할 수 있는 수력학적 모델을 개발하였다. 수학적 지배 방정식은 압축성, 비점성 유체에 대해 선형화된 Navier-Stokes 방정식이다. 냉각관과 환형관을 따로 분리하여 해석하고 두영역의 커플링 영향을 고려하였다. 또한 본 기하 형태에서 펌프맥동 압력에 영향을 미치는 주요 기하 인자에 대한 평가를 수행하였다. 본 해석 결과와 실험차를 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었다.