유한요소법을 기반으로 한 i-SMR 나선형 열전달관의 열-구조 결합 해석 및 안전성 평가 설계

초록

본 연구에서는 유한요소해석을 기반으로 신형 소형모듈원자로(i-SMR)를 위한 열–구조 연성 안전성 평가 시스템을 제안한다. 매개변수화 모델링과 자동화된 해석 절차를 통합하여 초기 설계 단계에서 반복적인 모델링과 낮은 계산 효율 문제를 개선하였으며, 직류형 증기발생기(OTSG) 내 나선형 전열관의 3차원 매개변수 유한요소 모델을 구축하여 210 ~ 321°C 범위에서 열–구조 연성 해석을 수행하였다. 해석 결과, 최대 열응력은 Inconel 690의 허용 한계 이하로 유지되고 변형은 설계 기준을 만족하였으며, 응력 선형화 분석을 통해 구조 안전 여유도가 규격 한계를 상회함을 확인하였다. 본 시스템은 전열관 설계의 다목적 최적화 및 i-SMR 공학 적용의 개발 효율 향상에 기여할 수 있다.

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