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무제어봉 원자로의 고유안전 개념을 지니는 Density Lock 내부 열성층화 불안정성에 대한 고찰 = Investigation of Stratification Instability in the Density Lock for Inherent Safety Features of Nuclear Reactors without Control Rods
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2023
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Korean
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KCI등재
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학술저널
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50-56(7쪽)
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After several major nuclear accidents, extensive research has been conducted on passive and inherent safety concepts to improve the safety of nuclear reactors for decades. However, research on inherent safety concepts that always maintain the reactivity coefficient of the core as a negative value is somewhat lacking compared to passive safety concepts. Therefore, in this study, thermal-hydraulic analysis of the density lock used in the PIUS-type reactor, which enhances the inherent safety of the reactor and enables operation without control rods, was conducted. The density lock with open ends isolates the primary system from a large borated-water pool using the thermal-hydraulic characteristics, without relying on mechanical devices such as valve components. However, instability occurs at the hot/cold fluids interface inside the density lock and unintentionally affects the core reactivity under normal operation. Therefore, the PIUS-type reactor was simulated using the one-dimensional thermal-hydraulic numerical simulation code, the MARS-KS code. The analysis results showed that stratification instability generates heat losses caused by convection and conduction, and also decreases the core reactivity due to the continuous boron molecule leakage toward the primary side. To ensure stable operation without control rods in the PIUS-type reactor, additional reactivity coefficient control will be required. This study not only emphasizes the inherent safety of nuclear reactors to ensure their reliability and safety but also suggests it as an innovative safety technology for nuclear reactors in the future, contributing to the safe operation of nuclear reactors.
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