Two MIMAS MaX fuel rods base-irradiated in a commercial PWR have been reinstrumented and irradiated at a test reactor. The fabrication data for two MOX roda are characterized together with base irradiation information. Both Rods were reinstrumented to be fitted with thermocouple to measure centerline temperature of fuel. One rod was equipped with pressure transducer for rod internal pressure whereas the other with cladding elongation detector. The post irradiation examinations for various items were performed to determine fuel and cladding in-pile behavior after base irradiation. By using well characterized fabrication and re-instrumentation data and power history, the fuel performance code, COSMOS, is verified with measured in-pile and PIE information. The COMaS code shows good agreement for the cladding oxidation and creep, and fission gas release when compared with PIE dad a after base irradiaton. Based on the re-instrumention information and power history measured in-pile, the COSMOS predicts re-instrumented in-pile thermal behaviour during power up-ramp and steady operation with acceptable accuracy. The rod internal pressure is also well simulated by COSMOS code. Therfore, with all the other verification by COSMOS code up to now, it can be concluded that COSMOS fuel performance code is applicable for the design and license for MaX fuel rods up to high burnup.
Lee, Yongdeok;Kim, Jeong Dong;Ahn, Seong Kyu;Park, Chang Je
Nuclear Engineering and Technology
/
제50권1호
/
pp.182-189
/
2018
A neutron generation system was developed to induce fissile fission in a lead slowing down spectrometer (LSDS) system. The source neutron is one of the key factors for LSDS system work. The LSDS was developed to quantify the isotopic contents of fissile materials in spent nuclear fuel and recycled fuel. The source neutron is produced at a multilayered target by the (e,${\gamma}$)(${\gamma}$,n) reaction and slowed down at the lead medium. Activation analysis of the target materials is necessary to estimate the lifetime, durability, and safety of the target system. The CINDER90 code was used for the activation analysis, and it can involve three-dimensional geometry, position dependent neutron flux, and multigroup cross-section libraries. Several sensitivity calculations for a metal target with different geometries, materials, and coolants were done to achieve a high neutron generation rate and a low activation characteristic. Based on the results of the activation analysis, tantalum was chosen as a target material due to its better activation characteristics, and helium gas was suggested as a coolant. In addition, activation in a lead medium was performed. After a distance of 55 cm from the lead surface to the neutron incidence, the neutron intensity dramatically decreased; this result indicates very low activation.
The instrumented fuel irradiation test at a research reactor is needed to evaluate the performance of the developed nuclear fuel. The fuel elements can be designed to measure the center line temperature of fuel pellets during the irradiation test by using temperature sensor. The thermal sensor was composed of thermocouple and sensor sheath. Micro-laser welding technology was adopted to seal between seal tube and sensor sheath with thickness of 0.15 mm. The soundness of welding area has to be confirmed to prevent fission gas of the fuel from leaking out of the element during the fuel irradiation test. In this study, fundamental data for micro-laser welding technology was proposed to seal temperature sensor sheath of the instrumented fuel element. And, micro-laser welding for dissimilar metals between sensor sheath and seal tube was characterized by investigating welding conditions. Moreover, the micro-laser welding technology is closely related to advanced industry. It is expected that the laser material processing technology will be adopted to various a pplications in the industry.
This paper describes a finite element model of the microstructure of dispersion type nuclear fuels, which can be used to determine the effective thermal conductivity of the fuels during irradiation. The model simulates a representative region of the fuel as a prism shaped unit cell made of brick elements. The elements within the unit cell are assigned material properties of either the fuel or the matrix depending on position, in such a way as to represent randomly distributed fuel particles with a size distribution similar to that of the as manufactured fuel. By applying an appropriate heat flux across the unit cell it is possible to determine the effective thermal conductivity of the unit cell as a function of the volume fraction of the fuel particles. The presence of a fuel/matrix interaction layer is simulated by the addition of a third set of material properties that are assigned to the finite elements that surround each fuel particle. In this way the effective thermal conductivity of the material may also be determined as a function of the volume fraction of the interaction layer. Work is on going to add fission gas bubbles in the fuel as a fourth phase to the model.
TRISO (Tri-Isotropic)-coated fuel particle is widely applied due to its higher stability at high temperature and its efficient retention capability for fission products in the HTGR (high temperature gas-cooled reactor), one of the highly efficient Generation IV reactors. The typical ball-type TRISO-coated fuel particle with a diameter of about 1 mm is composed of a nuclear fuel particle as a kernel and of outer coating layers. The coating layers consist of a buffer PyC, inner PyC, SiC, and outer PyC layer. In this study, a digital image processing algorithm is proposed to automatically measure the thickness of the coating layers. An FBP (filtered backprojection) algorithm was applied to reconstruct the CT image using virtual X-ray radiographic images for a simulated TRISO-coated fuel particle. The automatic measurement algorithm was developed to measure the coating thickness for the reconstructed image with noises. The boundary lines were automatically detected, then the coating thickness was circularly by the algorithm. The simulation result showed that the measurement error rate was less than 1.4%.
Chromium and chromium nitride were selected as potential barriers to prevent fuel-clad chemical interaction (FCCI) between the cladding and the fuel material. In this study, ferritic/martensitic HT-9 steel and misch metal were used to simulate the reaction between the cladding and fuel fission product, respectively. Radio frequency magnetron sputtering was used to deposit Cr and CrN films onto the cladding, and the gas flow rates of argon and nitrogen were fixed at certain values for each sample to control the deposition rate and the crystal structure of the films. The samples were heated for 24 h at 933 K through the diffusion couple test, and considerable amount of interdiffusion (max. thickness: $550{\mu}m$) occurred at the interface between HT-9 and misch metal when the argon and nitrogen were used individually. The elemental contents of misch metal were detected at the HT-9 through energy dispersive X-ray spectroscopy due to the interdiffusion. However, the specimens that were sputtered by mixed gases (Ar and $N_2$) exhibited excellent resistance to FCCI. The thickness of these CrN films were only $4{\mu}m$, but these films effectively prevented the FCCI due to their high adhesion strength (frictional force ${\geq}1,200{\mu}m$) and dense columnar microstructures.
Licenses for the storage of spent nuclear fuel (SNF) and vitrified highly active waste in casks under dry conditions are limited to 40 years and have to be renewed for prolonged storage periods. If such a license renewal has to be expected since as in accordance with the new site selection procedure a final repository for spent fuel in Germany will not be available before the year 2050. For transport and possible unloading and loading in new casks for final storage, the integrity and the maintenance of the geometry of the cask's inventory is essential because the SNF rod cladding and the cladding of the vitrified highly active waste are stipulated as a barrier in the storage concept. For SNF, the cladding integrity is ensured currently by limiting the hoop stress and hoop strain as well as the maximum temperature to certain values for a 40-year storage period. For a prolonged storage period, other cladding degradation mechanisms such as inner and outer oxide layer formation, hydrogen pick up, irradiation damages in cladding material crystal structure, helium production from alpha decay, and long-term fission gas release may become leading effects driving degradation mechanisms that have to be discussed.
This paper describes a new mechanistic thermal conductivity model considering the heterogeneous microstructure of MOX fuel. Even though the thermal conductivities of MOX have been investigated numerously by experimental measurements and theoretical analyses, they show the large scattering making the performance analysis of MOX fuel difficult. Therefore, a thermal conductivity model that depends on the heterogeneous microstructure of MOX fuel has been developed by using a general two-phase thermal conductivity model. In order to apply this model for developing the thermal conductivity for heterogeneous MOX fuel, the fuel is assumed to consist of Purich particles and U02 matrix including Pu02 in solid solution. Since little relevant data on Purich particles is available, FIGARO and SiemensKWU results are only used to characterize the microstructure of unirradiated and irradiated fuel. Philliponneaus and HALDEN models are selected for the local thermal conductivities for Purich particles and matrix, respectively. Then by combining the two models, overall thermal conductivity of MOX fuel is obtained. The new proposed model estimates the MOX thermal conductivity about 10% less than the value of U02 fuel, which is in the range of MOX thermal conductivity from HALDEN. The developed thermal conductivity model has been incorporated into KAERIs fuel performance code, COSMOS, and then verified using the measured data in the FIGARO program. Comparison of predicted and measured temperatures shows the reasonable agreement within acceptable error bounds together with satisfactory results for the fission gas release and gap pressure.essure.
Kwon, Hyoung-Mun;Lee, Dong-Uk;Lee, Byung-Oon;Kim, Young ll;Kim, Yong-Soo
Nuclear Engineering and Technology
/
제35권2호
/
pp.144-153
/
2003
The object of this paper is the probabilistic failure analysis on the cladding performance of WPF(Whole Pin Furnace) test fuel pins under transient conditions, and analysis of the KALIMER fuel pin using the preceding analysis. The cumulative damage estimation and Weibull probability estimation of WPF test are performed. The probabilistic method was adapted for these analyses to determine the effective thickness thinning due to eutectic penetration depth. In the results, it is difficult to assume that a brittle layer depth made by eutectic reaction is all of the thickness reduction due to cladding thinning. About 93% cladding thinning of the eutectic penetration depth is favorable as an effective thickness of cladding. And the unreliability of the KALIMER driver fuel pin under the same WPF test condition is lower than that of the WPF pin because of the higher plenum-fuel volume ratio and lower cladding inner radius vs. thickness ratio. KALIMER fuel pin developed from conceptual design has a more stable transient performance for a failure mechanism due to fission gas buildup than the WPF pin.
Tummalapalli, Murali Krishna;Szpunar, Jerzy A.;Prasad, Anil;Bichler, Lukas
Nuclear Engineering and Technology
/
제53권12호
/
pp.4052-4059
/
2021
The microstructure of the fuel pellet plays an essential role in fission gas buildup and release and is critical for the safe and continued operation of nuclear power stations. Structural analysis of uranium dioxide (UO2)-molybdenum (Mo) composite fuel pellets prepared at a range of sintering temperatures from 1300 to 1800 ℃ was performed. Mo micro and nanoparticles were used in making the composite pellets. A systematic investigation into the influence of processing parameters during Spark Plasma Sintering (SPS) of the pellets on the microstructure, texture, grain size, and grain boundary characters of UO2-Mo is presented. UO2-Mo composite show significant differences in the fraction of general boundaries and also special/coincident site lattice (CSL) boundaries. EBSD orientation maps demonstrated that <111> texturing was observed in the pellets fabricated at 1500 ℃. The experimental investigations suggest that UO2-Mo composite pellets have favorable microstructural features compared to the UO2 pellet.
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.