• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권4호
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• pp.663-667
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• 2017

Delayed hydride cracking (DHC) was first observed in pressure tubes in Canadian CANDU reactors. In light water reactors, DHC was not observed until the late 1990s in high-burnup boiling water reactor (BWR) fuel cladding. In recent years, the focus on DHC has resurfaced in light of the increased interest in the cladding integrity during interim conditions. In principle, all spent fuel in the wet pools has sufficient hydrogen content for DHC to operate below $300^{\circ}C$. It is therefore of importance to establish the critical parameters for DHC to operate. This work studies the threshold stress intensity factor ($K_{IH}$) to initiate DHC as a function of temperature in Zry-4 for temperatures between $227^{\circ}C$ and $315^{\circ}C$. The experimental technique used in this study was the pin-loading testing technique. To determine the $K_{IH}$, an unloading method was used where the load was successively reduced in a stepwise manner until no cracking was observed during 24 hours. The results showed that there was moderate temperature behavior at lower temperatures. Around $300^{\circ}C$, there was a sharp increase in $K_{IH}$ indicating the upper temperature limit for DHC. The value for $K_{IH}$ at $227^{\circ}C$ was determined to be $2.6{\pm}0.3MPa$ ${\surd}$m.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제29권6호
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• pp.401-410
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• 2017

본 연구에서는 긴장재로 계류된 해중 터널에서 긴장재의 느슨해짐에 따른 동적 불안정 거동에 대해 다룬다. 해중 터널의 설계는 파랑 및 조류 등 유체력에 의해 지배받는다. 특히 시간에 따라 지속적으로 크기 및 작용방향이 변하는 파랑은 해중 터널의 동적 거동을 직접적으로 야기하게 되는데, 파랑에 의한 부유 튜브의 운동은 계류선 내력의 동적 변동을 유발하게 되고, 이 힘의 변화는 계류선의 강도설계 뿐 만 아니라 피로 설계에도 직접적인 영향을 미친다. 파랑에 의한 터널의 운동이 극심할 경우, 계류선의 장력은 모두 소실될 수 있는데, 이 때 계류선이 느슨해짐에 따라 일시적으로 부유 터널의 운동에 대한 저항성이 사라져 동적 불안정 거동이 유발 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 유체-구조동역학 해석기법을 통해 해중 터널 긴장재의 느슨해짐 발생 시 부유 튜브의 동적 불안정 거동에 대해 분석하였다. 특히 해중터널의 중요 설계 인자인 흘수, 부력-자중 비율(Buoyancy-Weight Ratio, BWR), 긴장재 기울임이 동적 불안정 거동에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제17권4호
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• pp.247-255
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• 1985

본 논문은 가변구조모델추종제어(VSMFC)계 설계의 새로운 방법을 고찰한 것이다. 설계 개념은 가변구조계(VSS)와 슬라이드모드 이론을 사용하여 비선형 시변다변수계가 파라미터 변동이 있을지라도 모델추종을 정확히 하게끔 제어측이 가변구조를 갖게 하는 것이다. 본 논문의 방법을 실제 물리계에 적용할 때 컴퓨터 계산시간의 감소와 파라미터변동에 무관한 동적응답을 기대할 수 있다. 이론의 유효성을 밝히기 위해 VSMPC를 1000MWe의 불등경수형 원자로(BWE)에 적용하였다. 즉 원자로의 출력요구가 정격출력의 85∼90% 범위에서 변할 때 부하추종출력제어가 원활히 이루어지는가를 컴퓨터 시뮬레이션하였다. 12개의 비선형미분방정식으로 동특성이 주어지는 원자로에서 6차계 선형모델을 85% 정격치에서 구하고 여러범위에 걸쳐서 부하변동이 있을 때 파라미터변동을 극복하면서도 출력제어를 원활히 하는가를 연구하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 1998년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.22-22
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• 1998

304 는 BWR(boiling water reactor)의 reactor 구조용 재료로 사용되고 있고, 합금 600 은 PWR(pressurized water reator) 의 증기 발생기 세관으로 쓰이고 있으며 모두 약 $280{\;}^{\circ}C$ 이상 의 원자로 냉각수에 노출되어 있다. 원자로 냉각수 분위기에서 두 합금의 공통적인 특정은 입계응력부식균열(IGSCC)에 민감한것과 IGSCC가 예민화(sensitization)와 관련이 있는 것이 다. 두 합금에서 일어나는 IGSCC는 원자력발전소의 부식피해중 가장 빈도가 높고 발생시 방사능 누출로 인하여 원전의 신뢰성을 저하시키고, 가동중단으로 인한 경제적 손실을 초 래하여 지난 20 년 동안 가장 심도있게 연구된 주제다. 304 은 크롬 탄화물의 업계 석출로 언하여 예민화된경우 IGSCC 에 민감한 반면 600 은 예민화된 경우 뿐만 아니라 용체화처리된 상태에서도 IGSCC에 민감하다. 오히려 600은 용 체화처리 후 700 C에서 15~20시간 시효처리를 하여 크롬탄화물을 업계에 석출 시커었을 때 IGSCC 저항성이 향상된다. 두 합금의 IGSCC 특정 중 큰 차이는 304는 임계균열전위 ( (critical cracking potential) 이 존재하여 부식전위(corrosion potential) 가 엄계균열전위보다 낮 은 경우 IGSCC 가 일어나지 않지만 그 반대인 경우 IGSCC 에 민감하게된다. 반면에 600 은 뚜렷한 임계균열전위가 존재하지 않고 양극 분극(anodic polarization) 뿐만 아니라 음극분극 시에도 IGSCC 가 일어난다. 이련 이유로 600의 IGSCC 가구로 피막파괴-양극용해(film rupture-anodic dissolution)외에 수소취성(hydrogen embrittlement)기구도 제안되고 었다. 원전의 냉각수는 고 순도의 물이지만 수 처리 과정과 웅축기 배관의 누수로 인한 산소, $Cu^{2+},{\;}S_xO_6{\;}^{2-}(x=3~6)$ 등이 유입되어 오염되는데 이려한 오염물질들이 수 ppm정도 소량 포함된 경우 응 력부식민감도는 상당히 증가된다. 산성분위기 흑은 산소, $Cu^{2+}$, 등이 소량 포합된 산화성 분위기 그리고 sufur oxyanion 에 오염된 고온의 물에서 600 의 IGSCC 민감도는 예민화도가 증가할 수록 민감하여 304 의 IGSCC 와 매우 유사한 거동을 보인다. 본 강연에서는 304 와 600 의 고온 물에서 일어나는 IGSCC 민감도에 미치는 환경, 예민화처리, 합금원소의 영향을 고찰하고 이에 대한 최근의 연구 동향과 방식 방법을 다룬다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제46권3호
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• pp.313-342
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• 2014

A Nuclear Energy Agency (NEA), Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) benchmark for Uncertainty Analysis in Modeling (UAM) is defined in order to facilitate the development and validation of available uncertainty analysis and sensitivity analysis methods for best-estimate Light water Reactor (LWR) design and safety calculations. The benchmark has been named the OECD/NEA UAM-LWR benchmark, and has been divided into three phases each of which focuses on a different portion of the uncertainty propagation in LWR multi-physics and multi-scale analysis. Several different reactor cases are modeled at various phases of a reactor calculation. This paper discusses Phase I, known as the "Neutronics Phase", which is devoted mostly to the propagation of nuclear data (cross-section) uncertainty throughout steady-state stand-alone neutronics core calculations. Three reactor systems (for which design, operation and measured data are available) are rigorously studied in this benchmark: Peach Bottom Unit 2 BWR, Three Mile Island Unit 1 PWR, and VVER-1000 Kozloduy-6/Kalinin-3. Additional measured data is analyzed such as the KRITZ LEU criticality experiments and the SNEAK-7A and 7B experiments of the Karlsruhe Fast Critical Facility. Analyzed results include the top five neutron-nuclide reactions, which contribute the most to the prediction uncertainty in keff, as well as the uncertainty in key parameters of neutronics analysis such as microscopic and macroscopic cross-sections, six-group decay constants, assembly discontinuity factors, and axial and radial core power distributions. Conclusions are drawn regarding where further studies should be done to reduce uncertainties in key nuclide reaction uncertainties (i.e.: $^{238}U$ radiative capture and inelastic scattering (n, n') as well as the average number of neutrons released per fission event of $^{239}Pu$).

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권1호
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• pp.18-24
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• 2018

This study proposes a new method of analyzing the burnup credit in boiling water reactor spent fuel assemblies against various operating parameters. The operating parameters under investigation include fuel temperature, axial burnup profile, axial moderator density profile, and control blade usage. In particular, the effects of variations in one and two operating parameters on the curve of effective multiplication factor ($k_{eff}$) versus burnup (B) are, respectively, the so-called single and compound effects. All the calculations were performed using SCALE 6.1 together with the Evaluated Nuclear Data Files, part B (ENDF/B)-VII238-neutron energy group data library. Furthermore, two geometrical models were established based on the General Electric (GE)14 $10{\times}10$ boiling water reactor fuel assembly and the Generic Burnup-Credit (GBC)-68 storage cask. The results revealed that the curves of $k_{eff}$ versus B, due to single and compound effects, can be approximated using a first degree polynomial of B. However, the reactivity deviation (or changes of $k_{eff}$, ${\Delta}k$) in some compound effects was not a summation of the all ${\Delta}k$ resulting from the two associated single effects. This phenomenon is undesirable because it may to some extent affect the precise assessment of burnup credit. In this study, a general formula was thus proposed to express the curves of $k_{eff}$ versus B for both single and compound effects.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.15-15
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• 2011

As you know, boron compounds, borax ($Na_2B_4O_5(OH)_4{\cdot}8H_2O$) etc. were known thousands of years ago. As for natural boron, it has two naturally occurring and stable isotopes, boron 11 ($^{11}B$) and boron 10 ($^{10}B$). The neutron absorption $^{10}B$ is included about 19~20% with 80~81% $^{11}B$. Boron is similar to carbon in its capability to form stable covalently bonded molecular networks. The mass difference results in a wide range of ${\beta}$ values between the $^{11}B$ and $^{10}B$. The $^{10}B$ isotope, stable with 5 neutrons is excellent at capturing thermal neutrons. For example, it is possible to decrease a thermal neutron required for the nuclear reaction of uranium 235 ($^{235}U$). If $^{10}B$ absorbs a neutron ($^1n$), it will change to $^7Li+^1{\alpha}$ (${\alpha}$ ray, like $^4He$) with prompt ${\gamma}$ ray from $^{11}B$ $^{11}B$ (equation 1). $$^{10}B+^1n\;{\rightarrow}\;^{11}B\;{\rightarrow}\; prompt \;{\gamma}\;ray (478 keV), \;^7Li+4{\alpha}\;(4He)\;\;\;\;{\cdots}\; (1)$$ If about 1% boron is added to stainless steel, it is known that a neutron shielding effect will be 3 times the boron free steel. Enriched boron or $^{10}B$ is used in both radiation shielding and in boron neutron capture therapy. Then, $^{10}B$ is used for reactivity control and in emergency shutdown systems in nuclear reactors. Furthermore, boron carbide, $B_4C$, is used as the charge of a nuclear fission reaction control rod material and neutron cover material for nuclear reactors. The $B_4C$ powder of natural B composition is used as a charge of a control material of a boiling water reactor (BWR) which occupies commercial power reactors in nuclear power generation. The $B_4C$ sintered body which adjusted $^{10}B$ concentration is used as a charge of a control material of the fast breeder reactor (FBR) currently developed aiming at establishment of a nuclear fuel cycle. In this study for new boron compound, silicon boride ceramics for capturing thermal neutrons, preparation and characterization of both silicon tetraboride ($SiB_4$) and silicon hexaboride ($SiB_6$) and ceramics produced by sintering were investigated in order to determine the suitability of this material for nuclear power generation. The relative density increased with increasing sintering temperature. With a sintering temperature of 1,923 K, a sintered body having a relative density of more than 99% was obtained. The Vickers hardness increased with increasing sintering temperature. The best result was a Vickers hardness of 28 GPa for the $SiB_6$ sintered at 1,923K for 1 h. The high temperature Vickers hardness of the $SiB_6$ sintered body changed from 28 to 12 GPa in the temperature range of room temperature to 1,273 K. The thermal conductivity of the SiB6 sintered body changed from 9.1 to 2.4 W/mK in the range of room temperature to 1,273 K.