Integrated Safety Analysis of Nuclear-powered Ships Based on a Multiphysics Approach

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확장요약문

원자력추진선에 적용되는 원자로는 육상 원자로와 달리 선박 운동에 따른 중력 방향 및 관성력의 변화에 노출되며, 이는 냉각재 유동과 열전달 특성에 영향을 줄 수 있다. 따라서 해상 운전 조건에서 원자로의 냉각 성능을 평가하기 위해서는 선박 운동과 원자로 열수력 계통을 연계한 해석이 필요하다. 본 연구에서는 소듐냉각고속로(SFR)를 대상으로 선박 6 자유도 운동에 따른 계통 유체거동을 분석하기 위한 다중물리 시스템 해석 방법을 제시한다. 해석 대상은 SFR 원자로 모델이며, Simcenter Amesim 을 활용하여 SFR 원자로 모델을 모델링한다. 선박의 병진 운동(Surge, Sway, Heave)과 회전 운동(Roll, Pitch, Yaw)을 입력 조건으로 정의하고, 운동 조건을 열수력 모델과 연계하는 구성을 적용한다. 다중물리 연계 범위는 선박 운동학, 냉각재 유동 및 열전달로 설정한다. 주요 열수력 변수에서 운동 입력에 따른 주기적 응답을 확인하였으며, 평균값의 변화와 함께 시간에 따른 변동성을 평가할 필요성을 확인하였다. 주요 평가항목은 노심 및 IHX 의 냉각재 유량, 온도와 압력이며, 무운동 조건 대비 변동 진폭, 최솟값·최댓값 및 입력 운동과의 위상 관계를 통해 응답 특성을 분석한다. 향후 단일 운동의 진폭과 주기 변화 및 복합 6 자유도 운동 조건으로 해석 범위를 확장하여 냉각재 유량 감소와 온도 상승에 민감한 조건을 평가할 계획이다. 이를 통해 선박 운동이 원자로 냉각 성능에 미치는 영향을 정량화하고, 해상 운전 조건을 고려한 원자력추진선의 통합 안전성 평가에 필요한 계통 수준의 기초자료를 제공하고자 한다.