Husam Khalefih;Taesuk Oh;Yunseok Jeong;Yonghee Kim
Nuclear Engineering and Technology
/
v.55
no.7
/
pp.2578-2590
/
2023
In this work, a 24-month two-batch fuel management strategy for the APR1400 using LEU + has been investigated, where enrichments of 5.9 and 5.2 w/o are utilized in lieu of the conventional 4-5 w/o UO2 fuel. In addition, an Accident Tolerant Fuel (ATF) clad based on the swaging technology is applied to APR1400 fuel assemblies. In this special ATF clad design, both outer and inner SS316 layers protect the conventional zircaloy clad. Erbia (Er2O3) is introduced as a burnable absorber with two-fold goals to lower the critical boron concentration in the long-cycle LEU + loaded core as well as to handle the LEU + fuel in the existing front-end fuel facilities without renewing the license. Two types of fuel assemblies with different loading of gadolinia (Gd2O3) are considered to control both the reactivity and the core radial power distribution. The erbia burnable absorber is uniformly admixed with UO2 in all fuel pins except for the gadolinia-bearing ones. In this study, two core designs were devised with different erbia loading, and core performance and safety parameters were evaluated for each case in comparison with a core design without any burnable absorbers. The core analysis was done using the two-step method. First, cross-sections are generated by the SERPENT 2 Monte Carlo code, and the 3-D neutronic analysis is performed with an in-house multi-physics nodal code KANT.
The confirmed integrity of nuclear fuel cladding materials is an important object during steady state and transient operations at nuclear power plant. In this context, the clad material yielding behavior is especially important because of pellet-clad gap expansion. During the steep power excursion, the in-pile irradiation behavior differences between uranium-dioxide fuel pellet and zircaloy clad induce the contact pressure between them. If this pressure reaches the zircaloy clad yield pressure, the zircaloy clad will be plastically deformed. After the reactor power resumed to normal state, this plastic permanent expansion of clad tube give rise to the pellet-clad gap expansion. In this paper, the simple mandrel expansion test method which utilizes thermal expansion difference between copper mandrel and zircaloy tube was adopted to simulate this phenomenon. That is, copper mandrel which has approximately three times of thermal expansion coefficient of zircaloy-4 (PWR fuel cladding material) were used in this experiment at the temperature range from 400C to 700C. The measured plastic expansion of zircaloy outer radius and derived mathematical relations give the yield pressure, yield stress of zircaloy-4 clad at the various clad wall temperatures, the activation energy of zircaloy tube yielding, and pellet-clad gap expansion. The obtained results are in good agreement with previous experimental results. The mathematical analysis and simple test method prove to be a reliable and simple technique to assess the yielding behavior and gap expansion measurement between zircaloy-4 tube and uranium-dioxide fuel pellet under biaxial stress conditions.
The expanding copper mandrel test performed at three strain rates (3.2$\times$10E -5/s, 2.0$\times$10E-6/s and 1.2$\times$10E-7/s) over 553-873 K temperature range by varying the heating rates (8-1$0^{\circ}C$/s, 1-2$^{\circ}C$/s and 0.5$^{\circ}C$/s) in air and in vacuum (5$\times$10E-5 torr). The yield stress peak, the strain rate sensitivity minimum and the activation volume peaks could be explained in terms of the dynamic strain aging. The activation energy for dynamic strain aging obtained from the yield stress peak temperature and strain rate was 196 KJ/mol and this value was in good agreement with the activation energy for oxygen diffusion in $\alpha$-zirconium and Zircaloy-2 (207-220 KJ/mol). Therefore, oxygen atoms are responsible for the dynamic strain aging which appeared between 573 K and 673 K. The yield stress increase due to the oxidation was obtained by comparing the yield stress in air with that in vacuum and represented by the percentage increase of yield stress ( $\sigma$$^{a}$$_{y}$ - $\sigma$$^{v}$$_{y}$ / $\sigma$$^{v}$$_{y}$ ). The slower the strain rate, the greater the percentage increase occurs. In order to estimate the yield stress of PWR fuel cladding material under the service environment, the yield stress in water was obtained by comparing the oxidation rate in air that in water assuming the relationship between the oxygen pick-up amount and the yield stress increase.
Criticality analyses of the KSC-1(Korean Shipping Cask-1) spent fuel shipping cask have been performed with the help of KENO-IV Monte Carlo computer code and 19-group CSLIB 19 cross section set which was generated from AMPX modular system. The analyses followed a benchmark calculation which has been made regard to the B & W CX-10 criticality facility in order to validate the Monte Carlo code cross section set described above. The KSC-1 shipping cask seems to be safe in the criticality point of view for the transport of one PWR spent fuel assembly under the normal conditions as well as the hypothetical accident conditions.
In order to evaluate high-temperature oxidation behavior of the advanced alloy cladding under LOCA conditions, isothermal oxidation tests in steam were performed with cladding specimens prepared from high burnup PWR fuel rods that were irradiated up to 79 MWd/kg. Cladding materials were $M5^{(R)}$ and $ZIRLO^{TM}$, which are Nb-containing alloys. Ring-shaped specimens were isothermally oxidized in flowing steam at temperatures from 1173 to 1473 K for the duration between 120 and 4000s. Oxidation rates were evaluated from measured oxide layer thickness and weight gain. A protective effect of the preformed corrosion layer is seen for the shorter time range at the lower temperatures. The influence of pre-hydriding is not significant for the examined range. Alloy composition change generally has small influence on oxidation in the examined temperature range, though $M5^{(R)}$ shows an obviously smaller oxidation constant at 1273 K. Consequently, the oxidation rates of the high burnup $M5^{(R)}$ and $ZIRLO^{TM}$ cladding are comparable or lower than that of unirradiated Zircaloy-4 cladding.
As one of the advanced design features of the Korea next generation reactor, direct vessel injection (DVI) system is being considered instead of conventional cold leg injection (CLl) system. It is known that the DVI system greatly enhances the reliability of the emergency core cooling (ECC) system. However, there is still a dispute on its performance in terms of water delivery to the reactor core during the reflood period of a large-break loss-of-coolant accident (LOCA). Thus, experimental validation is under progress. In this paper, a new scaling method, using time and velocity reduced linear scaling law, is suggested for the design of a scaled-down experimental facility to investigate the direct ECC bypass phenomena in PWR downcomer.
Journal of the Korean Society of Systems Engineering
/
v.12
no.1
/
pp.89-103
/
2016
Due to safety of the plant, it became very clear the importance of study occurrence reactor coolant system (RCS) issues specially the primary water stress corrosion cracking (PWSCC). The Systems Engineering (SE) approach is characterized by the application of a structured engineering methodology for the design of a complex system or component. Robotic devices have been used for internal inspection, maintenance and performing remote welding and inspection in high-radiation areas. In this paper, PWSCC overview and inlay and over lay welding methodology introduced, concept of robotic device that can be inserted into the piping via Steam Generator (SG) main way to access to primary piping of pressurized water reactor (PWR) is developed based on SE methodology. A 3D model of the inspection system was developed along with the APR1400 (Advanced Power Reactor)reactor coolant systems (RCS) and internals with virtual 3D simulation of the operation for visualization to prove the validity of the concept.
Among the several options to solve PWR spent fuel accumulation problem in Korea, the dry storage method could be the most realistic and applicable solution in the near future. As the basic objectives of dry storage are to prevent a gross rupture of spent fuel during operation and to keep its retrievability until transportation, at the same time the importance of a spent fuel integrity evaluation that can estimate its condition at the final stage of dry storage is very high. According to the national need and technology progress, two representative nations of spent fuel dry storage, the USA and Japan, have established different system temperature criteria, which is the only controllable factor in a dry storage system. However, there are no technical criteria for this evaluation in Korea yet, it is necessary to review the previously well-organized methodologies of advanced countries and to set up our own domestic evaluation direction due to the nation's need for dry storage. To satisfy this necessity, building a domestic spent fuel test database should be the first step. Based on those data, it is highly recommended to compare domestic data range with foreign results, to build our own criteria, and to expand on evaluation work into recently issued integrity problems by using a comprehensive integrity evaluation code.
Lee, Chan Bock;Cheon, Jin Sik;Kim, Sung Ho;Park, Jeong-Yong;Joo, Hyung-Kook
Nuclear Engineering and Technology
/
v.48
no.5
/
pp.1096-1108
/
2016
Metal fuel is being developed for the prototype generation-IV sodium-cooled fast reactor (PGSFR) to be built by 2028. U-Zr fuel is a driver for the initial core of the PGSFR, and U-transuranics (TRU)-Zr fuel will gradually replace U-Zr fuel through its qualification in the PGSFR. Based on the vast worldwide experiences of U-Zr fuel, work on U-Zr fuel is focused on fuel design, fabrication of fuel components, and fuel verification tests. U-TRU-Zr fuel uses TRU recovered through pyroelectrochemical processing of spent PWR (pressurized water reactor) fuels, which contains highly radioactive minor actinides and chemically active lanthanide or rare earth elements as carryover impurities. An advanced fuel slug casting system, which can prevent vaporization of volatile elements through a control of the atmospheric pressure of the casting chamber and also deal with chemically active lanthanide elements using protective coatings in the casting crucible, was developed. Fuel cladding of the ferritic-martensitic steel FC92, which has higher mechanical strength at a high temperature than conventional HT9 cladding, was developed and fabricated, and is being irradiated in the fast reactor.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
/
2003.05a
/
pp.82-87
/
2003
Nuclear fuel with a big slenderness ratio is susceptible to flow-induced vibration under very severe conditions of high temperature, high flow and exposure to irradiation in nuclear reactor. The fuel assembly should, therefore, be designed to escape any resonance due to the vibration during the reactor operation, in particular, in case of the design changes. In addition, the amplitudes due to the grid vibration, the fuel rod vibration and the fuel assembly vibration should be minimized to reduce the grid-to-rod fretting wear. Fuel assembly vibration tests in air at room temperature and in water at high temperature have been performed to investigate fuel vibration behaviors. The frequency and damping during the test in air have been compared to those in water. Through the hydraulic test, the advanced assembly has been evaluated not to be susceptible to any resonance. In addition, the test data from the tests can be used to make fuel model and to evaluate grid-to-rod fretting wear.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.