APR1400 원자로 내부구조물의 3D 쉘 모델링 및 모드 해석
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발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
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수록면
113-113(1쪽)
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본 논문의 목적은 지진과 동적 하중을 적용하기 위한 원자로 내부 구조물 동해석 모델링 방법에 대한 것이다. 특히 복잡한 구조의 원자로 내부구조물의 동해석을 위한 모델 축소 방법을 중점적으로 다루었다. 모델의 크기를 축소하기 위해 3D 모델 대신 쉘요소(평판요소)를 사용하여 원자로 하부 구조물 동해석 모델을 개발하였다. 빔 모델은 요소와 노드 수 문제를 크게 줄일 수 있다는 장점이 있을 수 있지만, 모델의 형태를 지나치게 단순화하여 전체적으로 평균적인 시스템 응답을 구하게 된다. 반면에 3D 쉘 모델은 원자로 하부 구조물을 보다 자세히 모델로 개발 가능하여 실제의 지진응답과 유사한 응답을 계산할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 본 연구에서, APR1400 원자로 하부 구조물의 동해석 모델 개발에 쉘 요소를 적용하여 전체 노드와 요소 수를 3D 솔리드 요소를 사용한 것에 비해 대폭 줄여서 계산시간과 저장공간을 축소하였다. 본 연구에는 APR1400 원자로 하부구조물인 LSS, CS 및 CSB를 쉘 요소로 모델을 개발하고 동해석을 수행하였다. 해석에 있어서, 냉각수를 고려하지 않은 건조상태의 모델에 대해 모드 해석을 수행하여, 거시적 응답으로서 빔모드(37Hz, 70Hz, 81Hz 등), 쉘 모드(37Hz, 43Hz, 56Hz 등)를 구하였다. 이를 통해 쉘 모드와 비틀림 모드의 저주파수 영역이 빔모드와 겹쳐져 있는 중요한 사실을 밝혔다.
더보기The purpose of this paper is to investigate the reactor internal dynamic analysis modeling methodology for earthquakes and dynamic loads. Especially the emphasis is on the reduction of model so that dynamic analysis of such complicated structure be possible. In order to reduce model size, the reactor internals dynamic analysis model was developed using shell elements instead of 3D solid elements. The model using beam element may have an advantage of being able to reduce size further, but it overly simplifies geometry and produces less detailed average system response. For example, it produces beam mode of response that lacks shell mode and twist mode of response, which is significant drawback of beam model. In contrast, 3D shell model can faithfully represent reactor lower internals so that it can compute responses that are equivalent to real responses from actual structure. FEM models using shell elements usually results in much smaller size of model. A 3D solid model usually is big and require a lot of computational time and storage space. For this reason, in this work, we developed APR1400 Reactor Lowe Internals dynamic analysis model adopting shell elements so that it reduces total number of nodes and elements compare to that using 3D solid elements, and therefore reduce computational time and storage space. In this study, we focused on modeling and conducting dynamic analysis of Lower Internals of APR1400 Reactor that consists of LSS (Lower Support Structure), CS (Core Shroud), and CSB (Core Support Barrel). Without considering coolant water, as dry condition, the modal analysis of lower internals showed global beam (37Hz, 70Hz, 81Hz etc.), shell (37Hz, 43Hz, 56Hz etc.) modes of vibration. It is important that the model reveals shell and twist mode of vibrations in addition to beam mode within low frequency range.
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