Wolsong NPP are CANDU6 type reactors and there are 4 CANDU6 type reactors in commercial operation. CANDU type reactors require on-power refuelling by two remote controlled F/Ms (Fuelling Machines). Most of channels, fuel bundles are float by channel coolant flow and move toward downstream, however in about 30% of channels the coolant flow are not sufficient enough to carry fuel bundles to downstream. For those channels a special device, FARE (Flow Assist Ram Extension) device, is used to create additional force to push fuel bundles. It has been showing that during fuelling operation of some channels the channel coolant flow rate is reduced below specified limit (80% of normal), and consequently trip alarm signal turns on. This phenomenon occurs on selected channels that are instrumented for the channel flow and required to use the FARE device for refuelling. Hence it is believed that the FARE device causes the problem. It is also suspected that other channels that do not use the FARE device for refuelling might also go into channel flow low state. The analysis revealed that the channel How low occurs as the FARE device is introduced into the core and disappears as the FARE device is removed from the core. This paper presented the FARE device behavior, detailed fuelling operation sequence with the FARE device and effect on channel flow low phenomena. The FARE device components design changes are also suggested, such as increasing the number or now holes in the tube and flow slots in the ring orifice.
The feasibility of cooling in a pressurized heavy water reactor after a large break loss-of-coolant accident has been analyzed using Multidimensional Analysis of Reactor Safety-KINS Standard code during the recirculation phase. Through evaluation of sensitivity of the fuel channel temperature to various effective recirculation flow areas, it is determined that proper cooling of the fuel channels in the broken loop is feasible if the effective flow area remains above approximately 70% of the nominal flow area. When the flow area is reduced by more than approximately 25% of the nominal value, however, incipience of boiling is expected, after which the thermal integrity of the fuel channel can be threatened. In addition, if a dramatic reduction of the recirculation flow occurs, excursions and frequent fluctuations of temperature in the fuel channels are likely to be unavoidable, and thus damage to the fuel channels would be anticipated. To resolve this, emergency coolant supply through the newly installed external injection path can be used as one alternative means of cooling, enabling fuel channel integrity to be maintained and permanently preventing severe accident conditions. Thus, the external injection flow required to guarantee fuel channel coolability has been estimated.
When a nuclear reactor with rectangular fuel assemblies runs for a long time, impurities and debris may be taken into coolant channels, which may cause flow blockage, and the blocked fuel assemblies might be destroyed. Therefore, the purpose of this study is to perform a thermal-hydraulic analysis of a rectangular fuel assembly by STAR-CCM+, under the condition of one subchannel with 80% blockage ratio. A rectangular fuel assembly of the International Atomic Energy Agency (IAEA) 10 MW material test reactor (MTR) is chosen. In view of the gasket material taken into the coolant channel is close to the single side of the coolant channel, in the flow blockage accident of the Oak Ridge Research Reactor (ORRR), a new blockage category called single side blockage is attempted. The blockage positions include inlet, middle and outlet, and the blockage is set as a cuboid. It is found by simulations that the blockage redistributes the mass flow rate, and large vortices appear locally. The peak temperature of the cladding is maximum, when the blockage is located at the single side of the coolant channel inlet, and no boiling occurs in all blockage cases. Moreover, as the height of the blockage increases, the damage caused by the blockage increases slightly.
CFD simulation with FlowVision® is used to evaluate the capability of cooling channel in hot press forming dies. Two different types of cooling channels, dry drilled and pocket types are considered for comparison. Two different approaches for simulating cooling channel are considered. One is single-phase velocity calculation for coolant only and the other is multiphase thermal and velocity calculation for die, blank and coolant all together. Both approaches show better cooling performance in pocket type cooling channel. Also both approaches show their own effectiveness in designing cooling channel of hot press forming dies.
The HANARO, a multi-purpose research reactor of 30 MWth, open-tank-in-pool type, has been under normal operation since its initial criticality in February, 1995. The HANARO is composed of inlet plenum, grid plate, core channel with flow tubes and chimney. The reactor core channel is located at about twelve m (12 m) depth of the reactor pool and cold by the upward flow that the coolant enters the lower inlet of the plenum, rises up through the grid plate and the core channel and exit through the outlet of chimney. A guide tube is extended from the reactor core to the top of the reactor chimney for easily un/loading a target under the reactor normal operation. But active coolant through the core can be Quickly raised up to the top of the chimney through the guide tube by jet flow. This paper is described an analytical analysis to study the flow behavior through the guide tube under reactor normal operation and unloading the target. As results, it was conformed through the analysis results that the flow rate, about fourteen kilogram per second (14 kg/s) suppressed the guide tube jet and met the design cooling flow rate in a circular flow tube, and that the fission moly target cooling flow rate met the minimum flow rate to cool the target.
In Canada Deuterium Uranium (CANDU)-type nuclear power plants, the reactor is composed of 380 fuel channels and refueling is performed on one or two channels per day. At the time of refueling, the fluid force of the cooling water inside the channel is exploited. New fuel added upstream of the fuel channel is moved downstream by the fluid force of the cooling water, and the used fuel is pushed out. Through this process, refueling is completed. Among the 380 fuel channels, outer rows 1 and 2 (called the FARE channel) make the process of using only the internal fluid force impossible because of the low flow rate of the channel cooling water. Therefore, a Flow Assist Ram Extension (FARE) tool, a refueling aid, is used to refuel these channels in order to compensate for the insufficient fluid force. The FARE tool causes flow resistance, thus allowing the fuel to be moved down with the flow of cooling water. Although the existing FARE tool can perform refueling in Korean plants, the coolant flow rate is reduced to below 80% of the normal flow for some time during refueling. A Flow rate below 80% of the normal flow cause low flow rate alarm signal in the plant operation. A flow rate below 80% of the normal flow may cause difficulties in the plant operation because of the increase in the coolant temperature of the channel. A new and improved FARE tool is needed to address the limitations of the existing FARE tool. In this study, we identified the cause of the low flow phenomena of the existing FARE tool. A new and improved FARE tool has been designed and manufactured. The improved FARE tool has been tested many times using laboratory test apparatus and was redesigned until satisfactory results were obtained. In order to confirm the performance of the improved FARE tool in a real plant, the final design FARE tool was tested at Wolsong Nuclear Power Plant Unit 2. The test was carried out successfully and the low flow rate alarm signal was eliminated during refueling. Several additional improved FARE tools have been manufactured. These improved FARE tools are currently being used for Korean CANDU plant refueling.
The Generation IV Lead-cooled fast reactor (LFR) take the liquid lead or lead-bismuth eutectic alloy (LBE) as the coolant of the primary cooling circuit. Combined with the natural characteristics of lead alloy and the design features of LFR, the system is the simplest and the number of equipment is the least, which reflects the inherent safety characteristics of LFR. The nuclear main coolant pump (MCP) is the only power component and the only rotating component in the primary circuit of the reactor, so the various operating characteristics of the MCP are directly related to the safety of the nuclear reactor. In this paper, various working conditions that may occur in the normal rotation (positive rotating) of the MCP and the corresponding internal flow characteristics are analyzed and studied, including the normal pump condition, the positive-flow braking condition and the negative-flow braking condition. Since the corrosiveness of LBE is proportional to the fluid velocity, the distribution of flow velocity in the pump channel will be the focus of this study. It is found that under the normal pump condition and positive-flow braking conditions, the high velocity region of the impeller domain appears at the inlet and outlet of the blade. At the same radius, the pressure surface is lower than the back surface, and with the increase of flow rate, the flow separation phenomenon is obvious, and the turbulent kinetic energy distribution in impeller and diffuser domain shows obvious near-wall property. Under the negative-flow braking condition, there is obvious flow separation in the impeller channel.
The HANARO, a multi-purpose research reactor of 30 MWth, open-tank-in-pool type, has been under normal operation since its initial criticality in February, 1995. The HANARO is composed af inlet plenum, grid plate, core channel with flow tubes and chimney. The reactor core channel is located at about twelve meters (12 m) depth of the reactor pool and cooled by the upward flow that the coolant enters the lower inlet of the plenum, rises up through the grid plate and the core channel and comes out from the outlet of chimney. A fission moly guide tube is extended from the reactor core to the top of the reactor chimney for easily loading a fission moly target under the reactor normal operation. But active coolant through the core can be quickly raised up to the top of the chimney through the guide tube by jet flow. This paper describes an analytical analysis that is the study of the flow behavior through the guide tube under reactor normal operation and unloading the target. As results, it was conformed through the analysis results that the flow rate, reduced to about fourteen kilogram per second (14 kg/s) from the original flow rate of sixteen point three kilogram per second (16.3 kg/s) did not show the guide tube jet.
Radioactive Corrosion Products (CRUD) which are generated by the neutron activation of general corrosion products at the nuclear power plant are the major source of occupational radiation exposure. Most of the CRUD has a characteristic of showing strong ferrimagnetisms. Along with the new development and production of permanent magnet (rare earth magnet) which generates much stronger magnetic field than the conventional magnet, new type of magnetic filter that can separate CRUD efficiently and eventually reduce radiation exposure of personnel at nuclear power plant is suggested. This separator consists of inner and outer magnet assemblies, coolant channel and container surrounding the outer magnet assembly. The rotational motion of the inner and outer permanent magnet assemblies surrounding the coolant channel by driving motor system produces moving alternating magnetic fields in the coolant channel. The CRUD can be separated from the coolant by the moving alternating magnetic field. This study describes the results of preliminary experiment performed with the different flow rates of coolant and rotation velocities of magnet assemblies. This new magnetic filter shows better performance results of filtering the magnetite at coolant (water). How rates, rotating velocities of magnet assemblies and particle sizes turn out to be very important design parameters.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.10
no.2
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pp.138-145
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2017
The problem of non-uniform inflow exists in many practical engineering applications, such as the elbow suction pipe of waterjet pump and, the channel head of steam generator which is directly connect with reactor coolant pump. Generally, pumps are identical designs and are selected based on performance under uniform inflow with the straight pipe, but actually non-uniform suction flow is induced by upstream equipment. In this paper, CFD approach was employed to analyze unsteady hydrodynamic characteristics of reactor coolant pumps with different inflows. The Reynolds-averaged Naiver-Stokes equations with the $k-{\varepsilon}$ turbulence model were solved by the computational fluid dynamics software CFX to conduct the steady and unsteady numerical simulation. The numerical results of the straight pipe and channel head were validated with experimental data for the heads at different flow coefficients. In the nominal flow rate, the head of the pump with the channel head decreases by 1.19% when compared to the straight pipe. The complicated structure of channel head induces the inlet flow non-uniform. The non-uniformity of the inflow induces the difference of vorticity distribution at the outlet of the pump. The variation law of blade to blade velocity at different flow rate and the difference of blade to blade velocity with different inflow are researched. The effects of non-uniform inflow on radial forces are absolutely different from the uniform inflow. For the radial forces at the frequency $f_R$, the corresponding amplitude of channel head are higher than the straight pipe at $1.0{\Phi}_d$ and $1.2{\Phi}_d$ flow rates, and the corresponding amplitude of channel head are lower than the straight pipe at $0.8{\Phi}_d$ flow rates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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