• 제목/요약/키워드: Fuel bundle

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연료극 지지체식 평관형 고체산화물 연료전지 단위 번들의 제조 및 성능 (Fabrication and Performance of Anode-Supported Flat Tubular Solid Oxide Fuel Cell Unit Bundle)

  • 임탁형;김관영;박재량;이승복;신동열;송락현
    • 전기화학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.283-287
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    • 2007
  • 한국에너지기술연구원에서는 중온 ($700{\sim}800^{\circ}C$) 작동용 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들을 개발했다. 연료극 지지체 평관형 셀은 Ni/YSZ 서밋 연료극 지지체 튜브, 8몰% $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ (YSZ) 전해질, $LaSrMnO_3$ (LSM)과 LSM-YSZ composite 및 $LaSrCoFeO_3(LSCF)$로 구성된 다중층 공기극으로 구성됐다. 제조된 연료극지지체 평관형 셀은 유도 브레이징 법에 의해 페리틱 (ferritic) 금속 캡에 접합됐고, 공기극의 전류집전을 위해 공기극 외부에 Ag 선 및 $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_3(LSCo)$ paste를 이용했으며, 연료극의 전류집전은 Ni felt, wire, 그리고 paste를 이용했다. 단위 번들을 만들기 위한 연료극 지지체 평관형 셀의 반응 면적은 셀 당 $90\;cm^2$ 이었으며, 2개의 셀이 병렬로 연결되어 1개의 단위 번들이 됐고, 총 12개의 단위 번들이 직렬로 연결되어 스택을 구성한다. 공기 및 3%의 가습된 수소를 산화제 및 연료로 사용한 단위 번들의 운전 결과 최대 성능은 $800^{\circ}C$에서 $0.39\;W/cm^2$의 출력이 나타났다. 본 연구를 통해 연료극 지지체 평관형 SOFC 셀의 기본 기술과 KIER 만의 독특한 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들의 개념을 확립할 수 있었다.

대형 2차 와류에 의한 봉다발 부수로에서의 난류 열전달 향상에 관한 실험적 연구 (Experiment of Turbulent Heat Transfer Performance Enhancement in Rod Bundle Subchannel by the Large Scale Vortex Flow)

  • 서귀현;최영돈
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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    • pp.1592-1597
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    • 2004
  • Experimental studies were carried out to confirm the turbulent enhancement of the cooling system of nuclear reactor by large scale vortex generation in nuclear fuel rod bundle. The large scale vortex motions were generated by rearranging the inclination angles of mixing vanes to the coordinate directions. Experimental studies were carried out at Reynolds Number 60,000 with hydraulic condition. Normal variations of mean velocity and turbulent intensity in the rod bundle subchannel were measured by the 2-color LDV measurement system. The turbulence generated by split mixing vanes has small length scales so that they maintain only about 10DH after the spacer grid. On the other hand, the turbulences generated by the large scale vortex continue more and remain up $25D_{H}$ after the spacer grid.

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지지격자가 있는 봉다발과 축방향으로 평행한 유동의 압력손실에 관한 실험적 연구 (Experimental Study on Pressure Loss of Flow Parallel to Rod Bundle with Spacer Grid)

  • 이치영;신창환;박주용;인왕기
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제36권7호
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    • pp.689-695
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    • 2012
  • 지지격자가 있는 봉다발과 축방향으로 평행한 유동에서, 봉다발 마찰계수와 지지격자 손실계수를 평가하였다. 시험부는 외경 9.5 mm, 길이 2000 mm 인 봉 25 개를 $5{\times}5$ 정사각 구조로 배열하여 제작하였으며, 봉 중심간 거리와 봉 외경의 비는 1.35 였다. 지지격자로는 plain 지지격자, split-vane 지지격자, hybrid-vane 지지격자를 이용하였다. 지지격자가 없는 봉다발의 마찰계수는 기존 상관식과 비교적 잘 일치하였다. 지지격자가 있는 봉다발 실험의 경우, hybrid-vane 지지격자에서 봉다발 마찰계수 및 지지격자 손실계수가 가장 크게 측정되었으며, 이는 지지격자의 유동단면 막음비 증가와 혼합날개 형상에 의한 유동 교란이 증가되기 때문인 것으로 판단된다. Re=$5{\times}10^5$ 조건에서 plain 지지격자, split-vane 지지격자, hybrid-vane 지지격자의 손실계수는 약 0.79, 0.80, 0.88 로 예측되었다.

전산유체역학 소프트웨어 적용성에 관한 규제 지침 개발을 위한 분할 형태 혼합날개가 장착된 연료집합체 내부유동 분포 수치해석 (Numerical Analysis of Flow Distribution inside a Fuel Assembly with Split-type Mixing Vanes for the Development of Regulatory Guideline on the Applicability of CFD Software)

  • 이공희;정애주
    • 설비공학논문집
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    • 제29권10호
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    • pp.538-550
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    • 2017
  • In a PWR (Pressurized Water Reactor), the appropriate heat removal from the surface of fuel rod bundle is important for ensuring thermal margins and safety. Although many CFD (Computational Fluid Dynamics) software have been used to predict complex flows inside fuel assemblies with mixing vanes, there is no domestic regulatory guideline for the comprehensive evaluation of CFD software. Therefore, from the nuclear regulatory perspective, it is necessary to perform the systematic assessment and prepare the domestic regulatory guideline for checking whether valid CFD software is used for nuclear safety problems. In this study, to provide systematic evaluation and guidance on the applicability of CFD software to the domestic nuclear safety area, the results of the sensitivity analysis for the effect of the discretization scheme accuracy for the convection terms and turbulence models, which are main factors that contribute to the uncertainty in the calculation of the nuclear safety problems, on the prediction performance for the turbulent flow distribution inside the fuel assembly with split-type mixing vanes were explained.

큰 외경을 갖는 튜브집합체의 삽입형 지지체 설계 (Design of Insert type supports for a tube bundle of a large diameter)

  • 김재용;김형규;윤경호;이영호;이강희
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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    • pp.1373-1376
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    • 2008
  • A supporting structure for a long tube bundle of a large diameter is considered in this paper. The primary purpose of the present study is to develop a spacer grid structure for a so-called "dual cooled nuclear fuel", which has been being studied for a nuclear power uprate. The outer diameter of the fuel rod increases considerably from the conventional one. So a completely new shape of the supporting structure (spacer grid) needs to be developed. One of the challenges is to insert a supporting tube into the cross points of the grid straps. To meet a supporting performance, the load vs. displacement characteristics should be obtained. So the present study focuses on the finite element analysis technology to evaluate the characteristics through a parametric study. As a result, major influencing parameters are investigated for an optimized spacer grid design.

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