• Title/Summary/Keyword: 원자력수소

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A Brief Review on Membrane-Based Hydrogen Isotope Separation (막 기반 수소동위원소 분리 연구에 대한 총설)

  • Soon Hyeong So;Dae Woo Kim
    • Membrane Journal
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    • v.34 no.2
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    • pp.114-123
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    • 2024
  • Hydrogen isotopes can be categorized into light hydrogen, heavy hydrogen, and tritium based on the number of neutrons, each of which is used in specific fields. Specifically, deuterium is of interest in the electronics industry, nuclear energy industry, analytical technology industry, pharmaceutical industry, and telecommunications industry. Conventional methods such as cold distillation, thermal cycling absorption processes, Girdler sulfide processes, and water electrolysis have their own advantages and disadvantages, leading to the need for alternative technologies with high separation and energy efficiency. In this context, membrane-based hydrogen isotope separation is one of the promising solutions to reduce energy consumption. In this review, we will present the state-of-the-art in hydrogen isotope separation using membranes and their operating principles. The technology for separating hydrogen isotopes using membranes is just beginning to be conceptualized, and many challenges remain to be overcome. However, if achieved, the economic benefits are expected to be significant. We will discuss future research directions for this purpose.

A Study on Thermodynamic Efficiency for HTSE Hydrogen and Synthesis Gas Production System using Nuclear Plant (원자력 이용 고체산화물 고온전기분해 수소 및 합성가스 생산시스템의 열역학적 효율 분석 연구)

  • Yoon, Duk-Joo;Koh, Jae-Hwa
    • Journal of Hydrogen and New Energy
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    • v.20 no.5
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    • pp.416-423
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    • 2009
  • High-temperature steam electrolysis (HTSE) using solid oxide cell is a challenging method for highly efficient large-scale hydrogen production as a reversible process of solid oxide fuel cell (SOFC). The overall efficiency of the HTSE hydrogen and synthesis gas production system was analyzed thermo-electrochemically. A thermo-electrochemical model for the hydrogen and synthesis gas production system with solid oxide electrolysis cell (SOEC) and very high temperature gas-cooled reactor (VHTR) was established. Sensitivity analyses with regard to the system were performed to investigate the quantitative effects of key parameters on the overall efficiency of the production system. The overall efficiency with SOEC and VHTR was expected to reach a maximum of 58% for the hydrogen production system and to 62% for synthesis gas production system by improving electrical efficiency, steam utilization rate, waste heat recovery rate, electrolysis efficiency, and thermal efficiency. Therefore, overall efficiency of the synthesis production system has higher efficiency than that of the hydrogen production system.

발전소의 사고 또는 비정상 조건으로 원자로용기내의 증기 또는 수소기체가 발생시 이를 제거하기 위한 설계 분석

  • 민경성;이세용
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • 1996.05b
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    • pp.141-147
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    • 1996
  • 1979년 3월 Three Mile Island 2 (TMI-2) 발전소에서 사고가 발생했을 때 원자로용기내에 생성된 수소기체로 인하여 운전원은 원자로용기의 수위를 정확히 측정할 수 없었으며, 이로 인하여 사고상태를 신속히 파악하지 못하였다. TMI 사고이후 미국 원자력규제위원회 NRC는 이 같은 문제점을 해결하고자 미국내 모든 원전에서 사고 또는 비정상 조건이 발생할 경우에 원자로 용기 수위에 대하여 운전원이 신뢰성을 갖을 수 있는 후속조치를 수행토록 요구하였다. 또한 미국의 대표적인 전력연구소인 EFRI에서는 개량형 경수로 (Advanced Light Water Reactor : ALWR) 설계 요건으로 이러한 설계가 반영되도록 요건화 하였다.[1]. 본 논문에서는 2,825 MWt급 한국형 표준원전을 대상으로 EPRI에서 요구한 설계요건에 따라 TMI 2 발전소에서와 같은 사고로 인하여 수소기체가 발생했을 경우와 발전소가 비정상 상태로 인하여 증기가 발생했을 경우에, 이를 신속히 제거하여 운전원이 원자로용기의 수위를 정확히 감지할 수 있도록 하는 설계 방안을 검토하였다. 따라서, 설계방안으로 원자로용기에 모인 증기 또는 수소기체를 계통중 가장 높은 위치에 있으며, 계통구성 기기중 유일하게 2상을 유지하고 있는 가압기로 배출시키고자 두 기기간에 연결관을 설치하는 방안에 대해서 분석하였다. 원자로용기 상부해드와 가압기를 연결하는 방안은 여러가지가 있으나, 검토한 결과 한국형 표준원전에서는 연결관을 가압기 상부해드보다 4m 높게하여 원자로용기 상부해드와 연결하는 방안이 EPRI의 설계요건을 만족하면서 기존설계에 영향을 가장 적게 미치는 적합한 설계방안으로 분석되었다.크다는 단점이 있다.TEX>$_2$O$_3$ 흡착제 제조시 TiO$_2$ 함량에 따른 Co$^{2+}$ 흡착량과 25$0^{\circ}C$의 고온에서 ZrO$_2$$Al_2$O$_3$의 표면에 생성된 코발트 화합물을 XPS와 EPMA로 부터 확인하였다.인을 명시적으로 설명할 수 있다. 둘째, 오류의 시발점을 정확히 포착하여 동기가 분명한 수정대책을 강구할 수 있다. 셋째, 음운 과 정의 분석 모델은 새로운 언어 학습시에 관련된 언어 상호간의 구조적 마찰을 설명해 줄 수 있다. 넷째, 불규칙적이며 종잡기 힘들고 단편적인 것으로만 보이던 중간언어도 일정한 체계 속에서 변화한다는 사실을 알 수 있다. 다섯째, 종전의 오류 분석에서는 지나치게 모국어의 영향만 강조하고 다른 요인들에 대해서는 다분히 추상적인 언급으로 끝났지만 이 분석을 통 해서 배경어, 목표어, 특히 중간규칙의 역할이 괄목할 만한 것임을 가시적으로 관찰할 수 있 다. 이와 같은 오류분석 방법은 학습자의 모국어 및 관련 외국어의 음운규칙만 알면 어느 학습대상 외국어에라도 적용할 수 있는 보편성을 지니는 것으로 사료된다.없다. 그렇다면 겹의문사를 [-wh]의리를 지 닌 의문사의 병렬로 분석할 수 없다. 예를 들어 누구누구를 [주구-이-ν가] [누구누구-이- ν가]로부터 생성되었다고 볼 수 없다. 그러므로 [-wh] 겹의문사는 복수 의미를 지닐 수 없 다. 그러면 단수 의미는 어떻게 생성되는가\ulcorner 본 논문에서는 표면적 형태에도 불구하고

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High-Temperature Structural-Analysis Model of Process Heat Exchanger for Helium Gas Loop (I) (헬륨가스루프 시험용 공정열교환기에 대한 고온구조해석 모델링 (I))

  • Song, Kee-Nam;Lee, Heong-Yeon;Kim, Yong-Wan;Hong, Seong-Duk;Park, Hong-Yoon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.34 no.9
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    • pp.1241-1248
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    • 2010
  • In large-scale production of hydrogen, a PHE (Process Heat Exchanger) is a key component because the heat required to carry out the Sulfur-Iodine chemical reaction that yields hydrogen is transferred from a VHTR (Very High Temperature Reactor) by the PHE. Korea Atomic Energy Research Institute established a helium gas loop for conducting performance test of components that are used in the VHTR. In this study, as a part of high-temperature structural-integrity evaluation of a designed PHE prototype that is scheduled to be tested in the helium gas loop, we carried out high-temperature structural-analysis modeling, thermal analysis, and thermal-expansion analysis for the designed PHE prototype. An appropriate constraint condition is proposed at the end of the in-flow and out-flow pipelines of the primary and secondary coolants and the proposed constraint condition will be applied to the design of the performance-test loop setup for the designed PHE prototype.

An Analysis on Policy Trends of the Use and Development of Nuclear Power in Nuclear Advanced Countries (주요국의 원자력이용개발 정책동향 분석)

  • 차종희;조흥곤;양맹호
    • Journal of Korea Technology Innovation Society
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    • v.6 no.4
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    • pp.462-479
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    • 2003
  • The policy trends of use and the development of nuclear power in the United States, France, United Kingdom. Germany, Russia, China, Japan and Korea are briefly investigated. Nuclear power technology has been developed as the national policy in the nuclear-advanced countries. 50 years has passed since the declaration of "Atoms for Peace" by USA President Eisenhour in December 1953. Recently, it appears to revitalize the nuclear power program in world major countries in order to recover the shortage of electric power and to curb the excess emission of carbon dioxide as well as to secure competitiveness in electricity markets. Advanced countries are making new initiatives for the development of the fourth generation nuclear power system. Furthermore, wide-ranged use and development of nuclear power technologies are expected in district heating in commercial sectors, power in the space exploration, and propulsion power of large tankers and spaceships. High temperature gas cooled nuclear power reactor will be applied for mass production of hydrogen energy in the future.

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1차 계통수 내의 부식생성물과 거동에 관한 연구 : 고리4호기에 적용

  • 성병욱;박광헌;이찬복
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • 1996.11b
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    • pp.521-526
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    • 1996
  • 원자력 발전소 내의 1차계통수에 존재하는 부식생성물과 노심에서 방사화된 여러 핵종들의 종류와 그 양에 대해서 CRUDSIM/MIT모형을 이용해서 분석하였다. 고리 4호기의 차계통수내의 수화학 조건을 이용하여 CRUDSIM/MIT모형에 적용하고 그 결과를 냉각수의 Activity자료와 증기 발생기의 Activity자료와 서로 비교 분석하였고, 노심과 증기발생기의 Crud양과 Activity를 예상하였다. 이 모형의 주요 인자인 $\beta$$_{c}$$\beta$$_{a}$ 값을 증기발생기의 Activity측정자료에 의해서 구하였다. 그리고 발전소 운전 중에 증기 발생기와 냉각수의 Activity각 최소화 할 수 있는 최적 조건 범위도 냉각수의 온도, pH, 수소농도등을 변화시켜서 구하였다. 고리4호기에 이 모형을 적용할 때 입력 자료에서, Activation Factor와 Recoil Release 등의 인자와 증기 발생기의 방사선양과 핵연료 표면의 Crud양을 구할 수 있으면 더욱 정확한 결과 값들을 얻을 수 있다.

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PWSCC of Alloy 600 components in PWRs-Part 2 (원자력 발전소 Alloy 600 부품의 PWSCC-Part 2)

  • Hwang, Seong Sik
    • CORROSION AND PROTECTION
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    • v.12 no.1
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    • pp.12-23
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    • 2013
  • 원자력 발전소 주요 부품에 사용되는 Alloy 600의 PWSCC 개시와 전파기구를 살펴보고 그 억제 기술을 소개하였다. ○ 균열은 경화된 표면 산화층이 깨질 경우, 입계부식, 공식(pitting), 열처리 또는 물속에 노출되었을 때 일어나는 선택부식(selective corrosion), MnS등 게재물의 용출등에 의해 시작된다. ○ 균열의 전파는 '느린 성장'과 '빠른 성장'으로 구별해 볼 수 있는데 빠른 균열성장은 균열 선단에서의 응력확대 계수(KI)가 균열이 전파하는 임계값(KIscc)을 넘는 경우에 일어난다. ○ Slip Dissolution/Film Rupture Model, Enhanced surface mobility model, Hydrogen assisted creep rupture, Internal oxidation 등의 모델이 제시되어 있으며 Internal oxidation 모델이 여러 실험자료로 잘 뒷 받침되고 있다. ○ PWSCC 억제 방안으로는 부식환경과의 격리 및 보수용접이 대표적이며 부품의 교체를 통한 안전 확보의 방안도 있다. 수소량 조절을 통한 억제 방안도 제시되어 있다. ○ Alloy 600 PWSCC열화 관리 전략프로그램은 결함 발생 가능성이 높은 부위 선정, 우선 순위에 따른 계획적인 검사, 결함이 발견될 경우 완화조치를 취하거나 필요시 교체/보수를 실시하고 그 운영프로그램을 지속적으로 갱신관리하는 방안으로 유지되어야 한다.

A National Vision of the Hydrogen Economy and Action Plan ('친환경 수소경제' 구현을 위한 마스터플랜 - 연료전지산업 및 중장기 신.재생에너지 개발비전 -)

  • Boo Kyung-Jin
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.15 no.2 s.46
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    • pp.83-95
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    • 2006
  • This study is to establish a national vision of the hydrogen economy and design a roadmap to materialize it. A goal is set to supply 15% of final energy consumption with hydrogen energy in Korea by 2040. Selecting the transportation sorter as the main target, more than 50% of vehicles on the road will be replaced with fuel cell vehicles (FCVs) while $20{\sim}30%$ of electricity demand in the residential and commercial sectors might be replaced with power generation by fuel cells. If this goals were attained as planned, primary energy demand would be reduced by 9%, resulting in improved energy mix in which fossil fuel consumption is greatly reduced whereas renewable energy increases by 47%. Furthermore, GHG emissions will be reduced by 20% and self-sufficiency in energy is enhanced up to 23%. If the hydrogen economy is to materialize, the government needs to implement institutional arrangements such as new legislations, organizations, and fiscal measures to facilitate the process. In addition, the private sector's participation is highly recommended to mobilize fund needed for the huge investment to build an infrastructure in preparation for the hydrogen economy. Arrangements for codes and standards are also required to promote industrialization of fuel cells and hydrogen production and consumption.

Development of a Raman Lidar System for Remote Monitoring of Hydrogen Gas (수소 가스 원격 모니터링을 위한 라만 라이다 시스템 개발)

  • Choi, In Young;Baik, Sung Hoon;Park, Nak Gyu;Kang, Hee Young;Kim, Jin Ho;Lee, Na Jong
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.28 no.4
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    • pp.166-171
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    • 2017
  • Hydrogen gas is a green energy sources because it features no emission of pollutants during combustion. But hydrogen gas is very dangerous, being flammable and very explosive. Hydrogen gas detection is very important for the safety of a nuclear power plant. Hydrogen gas is generated by oxidation of nuclear fuel cladding during a critical accident, and leads to serious secondary damage in the containment building. This paper discusses the development of a Raman lidar system for remote detection and measurement of hydrogen gas. A small, portable Raman lidar system was designed, and a measurement algorithm was developed to quantitatively measure hydrogen gas concentration. To verify the capability of measuring hydrogen gas with the developed Raman lidar system, experiments were carried out under daytime outdoor conditions by using a gas chamber that can adjust the hydrogen gas density. As results, our Raman lidar system is able to measure a minimum density of 0.67 vol. % hydrogen gas at a distance of 20 m.