This study was performed to examine the effects of rice straw as bulking materials on temperature, pH, weight and volume reduction, porosity, C/N ratio, salinity, and conductivity in aerobic composting of food wastes. Volume ratios of food wastes to rice straw in reactor control, RS-1, RS-2, RS-2 and RS-4 were 4:0, 4:1. 4:2. 4:3 and 4:4, respectively. Reactors were operated for 24days with 1 hour stirring by lrpm and 2hours aeration per day. The values of pH of food wastes and rice straw were 4.39 and 7.4, respectively. The lowering of the volume ratio of food wastes to rice straw resulted in the high reaction temperature and the fast weight and volume reduction rates. C/N ratio in control was larger than that in rice straw containing reactors. Salinity and conductivity in reactors were condensed and increased by reaction days.
The paper describes and quantifies the wastes arising in the nuclear fuel cycle for Light Water Reactors, Heavy Water Reactors and Fast Breeder Reactors. The management and disposal technologies are indicated, together with their environmental impacts. Both once-through and uranium-plutonium recycle systems are evaluated, and comparisons are made on the basis of tingle reference technologies for waste management, and for one gigawatt/year of electricity generation. Environmental impacts are assessed, particularly that of health and safety, and a reference costing system is applied purely as a basis for comparing the fuel cycles. From this study it call be concluded generally that the relative differences of the impacts of waste management and disposal between the selected fuel cycles are not decisive factors in choosing a fuel cycle. Employing the technologies assumed, the radioactive wastes from any of the fuel cycles studied can be managed and disposed of with a high degree of safety and without undue risk to man or the environment. The cost of waste management and disposal is only a few percent of the value of the electricity generated and does not vary greatly between fuel cycles.
Du, Xianan;Choe, Jiwon;Choi, Sooyoung;Lee, Woonghee;Cherezov, Alexey;Lim, Jaeyong;Lee, Minjae;Lee, Deokjung
Nuclear Engineering and Technology
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제51권8호
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pp.1871-1885
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2019
The deterministic MOC code STREAM of the Computational Reactor Physics and Experiment (CORE) laboratory of Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), was initially designed for the calculation of pressurized water reactor two- and three-dimensional assemblies and cores. Since fast reactors play an important role in the generation-IV concept, it was decided that the code should be upgraded for the analysis of fast neutron spectrum reactors. This paper presents a coupled code - TULIP/STREAM, developed for the fast reactor assembly and core calculations. The TULIP code produces self-shielded multi-group cross-sections using a one-dimensional cylindrical model. The generated cross-section library is used in the STREAM code which solves eigenvalue problems for a two-dimensional assembly and a multi-assembly whole reactor core. Multiplication factors and steady-state power distributions were compared with the reference solutions obtained by the continuous energy Monte-Carlo code MCS. With the developed code, a sensitivity study of the number of energy groups, the order of anisotropic PN scattering, and the multi-group cross-section generation model was performed on the keff and power distribution. The 2D core simulation calculations show that the TULIP/STREAM code gives a keff error smaller than 200 pcm and the root mean square errors of the pin-wise power distributions within 2%.
RFSP is a computer program to do fuel management calculations for CANDU reactors. Its main function is to calculate neutron flux and power distributions using two-energy-group, three dimensional neutron diffusion theory. However, up to now the treatment has not been true two-group but actually "one-and-half groups". In other words, the previous (1.5-group) version of RFSP lumps the fast fission term into the thermal fission term. This is based on the POWDERPUFS-V Westcott convention. Also, there is no up-scattering term or bundle power over cell flux (H1 factor) for the fast group. While POWDERPUFS-V provides only 1.5 group properties, true two-group cross sections for the design and analysis of CAUDU reactors can be obtained from WIMS-AECL. To treat the full two-group properties, the previous RFSP version was modified by adding the fast fission, up-scatter terms, and H1 factor. This two-group version of RFSP is a convenient tool to accept lattice properties from any advanced lattice code (e.g. WIMS-AECL DRAGON, HELIOS...) and to apply to advanced fuel cycles. In this study, the modification to implement the true two-group treatment was performed only in the subroutines of the *SIMULATE module of RFSP. This module is the appropriate one to modify first, since it is used for the tracking of reactor operating histories. The modified two-group RFSP was evaluated with true two-group cross sections from WIMS-AECL. Some tests were performed to verify the modified two-group RFSP and to evaluate the effects of fast fission and up-scatter for three core conditions and four cases corresponding to each condition. The comparisons show that the two-group results are quite reasonable and serve as a verification of the modifications made to RFSP. To assess the long-term impact of the full 2-group treatment, it is necessary to simulate a long period (several months) of reactor history. It will also be necessary to implement the full two-group treatment of reactivity devices and assess the reactivity-device worths.ce worths.
IZHUTOV, ALEXEY L.;KRASHENINNIKOV, YURI M.;ZHEMKOV, IGOR Y.;VARIVTSEV, ARTEM V.;NABOISHCHIKOV, YURI V.;NEUSTROEV, VICTOR S.;SHAMARDIN, VALENTIN K.
Nuclear Engineering and Technology
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제47권3호
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pp.253-259
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2015
The fast neutron reactor BOR-60 is one of the key experimental facilities worldwide to perform large-scale tests of fuel, absorbing, and structural materials for advanced reactors. The BOR-60 reactor was put into operation in December 1969, and by the end of 2014 it had been operating on power for ~265,000 hours. BOR-60 still demonstrates potential capabilities to extend the lifetime of sodium-cooled fast reactors. The BOR-60 lifetime should have expired at the end of 2014. Over the past few years, a great scope of work has been performed to justify the possibility of extending its lifetime. The work included inspection of the equipment conditions, calculations and experimental research on operating parameters and the conditions of nonremovable components, investigation of the structural material samples after their long-term operation under irradiation, etc. Based on the results of the work performed, the residual lifetime was evaluated and the reactor operator made a decision to extend the lifetime period of the BOR-60 reactor. After considering both a set of documents about the reactor conditions and the positive decision of independent experts, the Regulatory Authority of the Russian Federation extended the BOR-60 operating license up to 2020.
The widespread concern regarding the management of spent fuel that mainly contributes to nuclear waste has led to the development of the sodium-cooled fast reactor (SFR) as one of the most promising future types of reactors at both national and international levels. Various reactor deployment scenarios with SFR introductions with different conversion ratios in the existing PWR-dominant nuclear fleet have been assessed to optimize the SFR deployment strategy to replace PWRs with the view toward a reduction in the level of spent fuel as well as efficient uranium utilization through its reuse in a closed fuel cycle. An efficient reactor deployment strategy with the SFR introduction starting in 2040 has been drawn based on an SFR deployment strategy in which burners are deployed prior to breakeven reactors to reduce the amount of PWR spent fuel substantially at the early deployment stage. The PWR spent fuel disposal is reduced in this way by 98% and the cumulative uranium demand for PWRs to 2100 is projected to be 445 ktU, implying a uranium savings of 115 ktU. The SFR mix ratio in the nuclear fleet near the year 2100 is estimated to be approximately 35-40%. PWRs will remain as a main power reactor type until 2100 and SFRs will support waste minimization and fuel utilization.
D. Pizzocri;M. Di Gennaro;T. Barani;F.A.B. Silva;G. Zullo;S. Lorenzi;A. Cammi
Nuclear Engineering and Technology
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제55권11호
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pp.3983-3995
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2023
In fast reactors, restructuring of the fuel micro-structure driven by high temperature and high temperature gradient can cause the formation of columnar grains. The non-spheroidal shape and the non-uniform temperature field in such columnar grains implies that standard models for fission gas diffusion can not be applied. To tackle this issue, we present a reduced order model for the fission gas diffusion process which is applicable in different geometries and with non-uniform temperature fields, maintaining a computational requirement in line with its application in fuel performance codes. This innovative application of reduced order models as meso-scale tools within fuel performance codes represents a first-of-a-kind achievement that can be extended beyond fission gas behaviour.
With the rise of economic and safety standards for nuclear reactors, new concepts of Gen-IV reactors and modular reactors showed more complex designs that challenge current tools for reactor physics analysis. A Monte Carlo (MC) two-step method was proposed in this work. This calculation scheme uses the continuous-energy MC method to generate multi-group cross-sections from heterogeneous models. The multi-group MC method, which can adapt locally-heterogeneous models, is used in the core calculation step. This calculation scheme is verified using a Gen-IV modular lead-based fast reactor (LFR) benchmark case. The influence of homogenized patterns, scatter approximations, flux separable approximation, and local heterogeneity in core calculation on simulation results are investigated. Results showed that the cross-sections generated using the 3D assembly model with a locally heterogeneous representation of control rods lead to an accurate estimation with less than 270 pcm bias in core reactivity, 0.5% bias in control rod worth, and 1.5% bias on power distribution. The study verified the applicability of multi-group cross-sections generated with the MC method for LFR analysis. The study also proved the feasibility of multi-group MC in core calculation with local heterogeneity, which saves 85% time compared to the continuous-energy MC.
Advanced nuclear reactors, especially the newly developed small and micro-reactors have complex neutron spectrum, which makes the deterministic reactor core calculations sensitive to the energy group structure of few-group cross-sections. To avoid significantly increasing the cost of energy discretization in the core calculation, two energy group structures with 31 groups and 33 groups were adopted for typical thermal and fast reactor cores, respectively. Then, an adaptive scheme of group division for reactor cores with a medium neutron spectrum was proposed. The works were based on the full spectrum nuclear reactor analysis code SARAX/TULIP. An equivalent one-dimensional model of the core was proposed to capture the key neutron spectrum features of the reactor core. Such features were used to adaptively determine a few-group structure for the following reactor core calculations. Then, the neutron spectrum in different zones with more details was calculated. With this spectrum, the cross-sections were condensed into the determined energy groups. Three tests based on different neutron spectrum were calculated to verify the schemes. The results show that using the adaptive energy group division scheme, the following core calculation can meet the accuracy requirement of different reactors with different neutron spectra.
An applicaton of the linear optimal control theory to the problem or load follow control in pressurized water reactors (PWR) is investigated. In order to perform the steady-state and load follow operation in PWR, a nonlinear model for the reactor and steam generator is derived and linearized at 50% rated power. Simulation tests are performed for 10% demanded load. Comparing the dynamic response of the newly developed optimal load follow controller with those of the integral error feedback controller proposed by Yang, the rise time of dynamic response of the former is about 15 seconds faster than those of the latter, thus the results indicate that the fast response of the optimal load follow controller is verified. The results of this work are directly applicable to the design of the load follow control systems for commercially operated PWRs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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