Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.7
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pp.719-725
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2014
In the present study, a numerical analysis of an injection molding process was conducted for predicting the mold deformation considering non-Newtonian flow, heat transfer, and structural behavior. The accurate prediction of mold deformation during the filling stage is important to successfully design and manufacture a precision injection mold. While the local mold deformation can be caused by various factors, a pressure induced by the polymer melt is considered to be one of the most significant ones. In this regard, the numerical simulation considering both the melt filling and the mold deformation was carried out. A mold core for a 2D axisymmetric center-gated disk was used for the demonstration of the present study. The flow behavior inside the mold cavity and temperature distribution were analyzed along with the core displacement. Also, a Taguchi method was employed to investigate the influence of the relevant parameters including flow velocity, mold core temperature, and melt temperature.
Ye, In-Soo;Kim, Jeongeun Alice;Ryu, Changkook;Ha, Kwang Soon;Kim, Hwan Yeol;Song, Jinho
Nuclear Engineering and Technology
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v.45
no.1
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pp.21-28
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2013
The flow and heat transfer characteristics of the ex-vessel core melt (corium) were investigated using a commercial CFD code along with the experimental data on the spreading of corium available in the literature (VULCANO VE-U7 test). In the numerical simulation of the unsteady two-phase flow, the volume-of-fluid model was applied for the spreading and interfacial surface formation of corium with the surrounding air. The effects of the key parameters were evaluated for the corium spreading, including the radiation, decay heat, temperature-dependent viscosity and initial temperature of corium. The results showed a reasonable trend of corium progression influenced by the changes in the radiation, decay heat, temperature-dependent viscosity and initial temperature of corium. The modeling of the viscosity appropriate for corium and the radiative heat transfer was critical, since the front progression and temperature profiles were strongly dependent on the models. Further development is required for the code to consider the formation of crust on the surfaces of corium and the interaction with the substrate.
Ye, In-Soo;Ryu, Chang-Kook;Ha, Kwang-Soon;Song, Jin-Ho
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.4
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pp.425-429
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2011
In the unlikely of nuclear reactor meltdown, the leaked core melt or corium must be contained in a device called core-catcher so that the corium can be cooled and stabilized. The ex-vessel behavior of corium involves complex physical and chemical mechanisms of flow propagation, heat transfer, and reactions with sacrificial substrates. In this study, the detailed characteristics of corium flow and heat transfer were investigated by using a commercial CFD code for VULCANO VE-U7 test reported in the literature. The volume-of-fluid (VOF) model was used to predict the interfacial surface formation of corium and the surrounding air, and the discrete ordinate model was adopted to calculate radiation between corium and the surroundings. It was found that cooling via radiation through the top surface of corium had a dominant effect on the temperature and viscosity profiles at the front of the corium flow.
In the event of a severe accident, the reactor core may melt due to insufficient cooling. the high-temperature core melt will have a strong interaction (FCI) with the coolant, which may lead to steam explosion. Steam explosion would pose a serious threat to the safety of the reactors. Therefore, the study of steam explosion is of great significance to the assessment of severe accidents in nuclear reactors. This research focuses on the development of a two-dimensional steam explosion integrated analysis code called SEINA. Based on the semi-implicit Euler scheme, the three-phase field was considered in this code. Besides, the influence of evaporation drag of melt and the influence of solidified shell during the process of melt droplet fragmentation were also considered. The code was simulated and validated by FARO L-14 and KROTOS KS-2 experiments. The calculation results of SEINA code are in good agreement with the experimental results, and the results show that if the effects of evaporation drag and melt solidification shell are considered, the FCI process can be described more accurately. Therefore, it is proved that SEINA has the potential to be a powerful and effective tool for the analysis of steam explosions in nuclear reactors.
Sandwich injection molding is one of the remarkable polymer processes recently developed from conventional injection molding. But it is almost impossible to do theoretical investigation that we've researched it through numerical simulation. In this paper, numerical simulation on the study of sandwich injection molding is based on Finite Element Method and FAN/Control Volume method. In addition to conventional filling parameter that can confirm skin polymer melt front, new filling parameters have been introduced to confirm core polymer melt front advancement. These filling parameters are defined in each layer which is divided to solve temperature field along the thickness direction. One can notice different filling patterns resulted from the variation of material properties such as viscosities and power-law indexes, and processing conditions such as switch-over times and wall temperatures. It gives us a better understanding of the sandwich injection molding process. And we can recognize that it's the core polymer spatial distribution after the completion of filling that is the most important key point to use this process for industrial molding process.
An experimental study on penetration integrity of the reactor vessel has been performed under external vessel cooling during a core melt accident. In this study a series of experiments are performed for the verification of the effects of coolant in the annulus between the ICI(In-Core Instrumentation) nozzle and the thimble tube and also the effects of external vessel cooling on the integrity of the penetration using the test section including only one penetration and $Al_{2}O_{3}$ melt as a corium simulant. The experimental results have shown that penetration is more damaged in the case of no external vessel cooling compared with the case of external vessel cooling. It is preliminarily concluded that the external vessel cooling is very effective measure for the improvement of the penetration integrity. Also it is confirmed from the experimental results that the coolant in the annulus reduces the melt penetration distance through the annulus and enhance the integrity of the reactor vessel penetration in the end.
A two-dimensional numerical model is developed and applied to the LAVA-EXV tests performed at the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) to investigate the external cooling effect on the thermal margin to failure of a reactor pressure vessel (RPV) during a severe accident. The computational program was written to predict the temperature profile of a two-dimensional spherical vessel segment accounting for the conjugate heat transfer mechanisms of conduction through the debris and the vessel, natural convection within the molten debris pool, and the possible ablation of the vessel wall in contact with the high temperature melt. Results of the sensitivity analysis and comparison with the LAVA-EXV test data indicated that the developed computational tool carries a high potential for simulating the thermal behavior of the RPV during a core melt relocation accident. It is concluded that the main factors affecting the RPV failure are the natural convection within the debris pool and the ablation of the metal vessel, The simplistic natural convection model adopted in the computational program partly made up for the absence of the mechanistic momentum consideration in this study. Uncertainties in the prediction will be reduced when the natural convection and ablation phenomena are more rigorously dealt with in the code, and if more accurate initial and time-dependent conditions are supplied from the test in terms of material composition and its associated thermophysical properties.
If a molten core is released from a reactor vessel into a reactor cavity during a severe accident, an important safety issue of coolability of the molten core from top-flooding and concrete ablation due to a molten core concrete interaction (MCCI) is still unresolved. The released molten core debris would attack the concrete wall and basemat of the reactor cavity, which will lead to inevitable concrete decompositions and possible radiological releases. In a OECD/MCCI project scheduled for 4 years from 2002. 1 to 2005. 12, a series of tests were performed to secure the data for cooling the molten core spread out at the reactor cavity and for the 2-D long-term core concrete interaction (CCI). The tests included not only separate effect tests such as a melt eruption, water ingression, and crust failure tests with a prototypic material but also 2-D CCI tests with a prototypic material under dry and flooded cavity conditions. The paper deals with the transient simulations on the CCI-2 test by using a severe accident analysis code, CORQUENCH, which was developed at Argonne National Laboratory (ANL). Similar simulations had been already per for me d by using MELCOR 1.8.5 code. Unlike the MELCOR 1.8.5, the CORQUENCH includes a melt eruption mode I and a newly developed water ingression model based on the water ingression tests under the OECD/MCCI project. In order to adjust the geometrical differences between the CCI-2 test (rectangular geometry) and the simulations (cylindrical geometry), the same scaling methodology as used in the MELCOR simulation was applied. For the direct comparison of the simulation results, the same inputs for the MELCOR simulation were used. The simulation results were compared with the previous results by using MELCOR 1.8.5.
The Fukushima accident is characterized by the fact that three reactors at the same site experienced reactor vessel failure and the accident resulted in significant radiological release to the environment, which was about 1/10 of the Chernobyl releases. The safe removal of fuel debris in the reactor vessel and Primary Containment Vessel (PCV) and treatment of huge amount of contaminated water are the major issues for the decommissioning in coming decades. Discussions on the new researches efforts being carried out in the area of investigation of the end state of fuel debris and Boling Water reactor (BWR) specific core melt progression, development of technologies for the mitigation of radiological releases to comply with the strengthened safety requirement set after the Fukushima accident are discussed.
Fichot, F.;Marchand, O.;Drai, P.;Chatelard, P.;Zabiego, M.;Fleurot, J.
Nuclear Engineering and Technology
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v.38
no.8
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pp.733-752
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2006
Severe accidents in PWRs are characterized by a continuously changing geometry of the core due to chemical reactions, melting and mechanical failure of the rods and other structures. These local variations of the porosity and other parameters lead to multi-dimensionnal flows and heat transfers. In this paper, a comprehensive set of multi-dimensionnal models describing heat transfers, thermal-hydraulics and melt relocation in a reactor vessel is presented. Those models are suitable for the core description during a severe accident transient. A series of applications at the reactor scale shows the benefits of using such models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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