An oxide-dispersion-strengthened (ODS) layer was formed on Zircaloy-4 tubes by a laser beam scanning process to increase mechanical strength. Laser beam was used to scan the yttrium oxide ($Y_2O_3$)-coated Zircaloy-4 tube to induce the penetration of $Y_2O_3$ particles into Zircaloy-4. Laser surface treatment resulted in the formation of an ODS layer as well as microstructural phase transformation at the surface of the tube. The mechanical strength of Zircaloy-4 increased with the formation of the ODS layer. The ring-tensile strength of Zircaloy-4 increased from 790 to 870 MPa at room temperature, from 500 to 575 MPa at $380^{\circ}C$, and from 385 to 470 MPa at $500^{\circ}C$. Strengthening became more effective as the test temperature increased. It was noted that brittle fracture occurred at room temperature, which was not observed at elevated temperatures. Resistance to dynamic high-temperature bursting improved. The burst temperature increased from 760 to $830^{\circ}C$ at a heating rate of $5^{\circ}C/s$ and internal pressure of 8.3 MPa. The burst opening was also smaller than those in fresh Zircaloy-4 tubes. This method is expected to enhance the safety of Zr fuel cladding tubes owing to the improvement of their mechanical properties.
Recently, lots of researchers have been attracted to develop various alternative fuels in diesel engine. The use of biodiesel fuel(BDF) is an effective way of substituting diesel fuel in the long run. But biodiesel fuel can affect the performance and emissions in diesel engine because it has different chemical and physical properties from diesel fuel. In this study, to investigate the combustion characteristics of biodiesel fuel as an alternative fuel for D.I. diesel engine, experiments were carried out at the three-cylinder, four stroke D.I. diesel engine with T/C. As a result, shorter ignition delays were observed for the biodiesel blend cases relative to the diesel oil. The pick value of premixed combustion for the rate of heat release is increased with decreasing C.F.W. temperature.
The Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine has advantage for reducing the NOx and P.M. simultaneously. Therefore, HCCI engine is receiving attention as a low emission diesel engine concept. This study was carried out to investigate the characteristics of combustion and exhaust emission for operating conditions in a direct injection type of HCCI engines such as supercharged and naturally aspirated using diesel fuel and additive. From the experimental result, we found that cool flame was always appeared and also it was difficult to control combustion characteristics by changing the injection timing in HCCI. In addition, at the lean air-fuel ratio and high speed range, it was observed that charging air pressure, additive or increasing intake air temperature is effective to increase combustion performance and reduce exhaust emission. We concluded that chemical reaction by the increasing intake air temperature or additive without physical improvement has limitation for reduction of exhaust emission.
A two-step fuel-rich/fuel-lean catalytic combustion seems to be one of the most effective methods to control simultaneously the NO generation and the hydrocarbon (HC) conversion from fuel-bound nitrogen. By controlling equivalent air ratio for maintaining fuel-rich and fuel-lean condition over each catalytic layer, space velocity, inlet temperature, and catalyst component, the HCand ammonia conversion efficiency higher than 95% could be achieved, with ammonia conversion to NO remaining below 5%. The experimental results wouldbe applied to the combustion of land fill gas and to gasified refuse-derived fuels as a method of minimizing NO generation.
Tae Gang Lee;Taehyeon Kim;Taehyung Na;Byongjo Yun;Jae Jun Jeong
Nuclear Engineering and Technology
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제55권12호
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pp.4597-4606
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2023
Thermal analysis of the CANDU spent fuel dry storage canister is very important to ensure the integrity of the spent fuel. The analyses have been conducted using a conservative approach, with a particular focus on the peak cladding temperature (PCT) of the fuel rods in the canister. In this study, we have performed a realistic thermal analysis using a computational fluid dynamics (CFD) code. The canister contains 9 fuel bundle baskets. A detailed analysis of even a single basket requires significant computational resources. To overcome this challenge, we replaced each basket with an equivalent heat conductor (EHC), of which effective thermal conductivity (ETC) is developed from the results of detailed CFD calculations of a fuel bundle basket. Then, we investigated the effects of some conservative models, ultimately aiming at a realistic analysis. The results revealed: (i) The influence of convective heat transfer in the basket cannot be ignored, but it's less significant than expected. (ii) Modeling of the lifting rod is crucial, as it plays a decisive role in axial heat transfer at the center of the canister and significantly reduces the PCT. (iii) Convection within the canister is very important, as it not only reduces the PCT but also shifts its location upwards.
본 연구에서는 PEM 연료전지 온도 센서의 고장을 감지 및 판별할 수 있는 모델 기반 센서 고장 감지 방법이 적용된다. 연료전지 차량이 작동하는 과정에서 스택 온도는 연료전지의 내구성에 영향을 미친다. 따라서 고장 진단 알고리즘이 고장 신호를 감지하는 것은 중요하다. 센서 고장 감지의 주요 목적은 연료전지 시스템의 안정적인 작동을 보장하여 고온과 저온으로부터 스택을 보호하는 것이다. 상태 공간에 기반한 패러티 방정식이 스택 온도와 냉각수 입구 온도와 같은 센서 고장을 감지하는데 적용되며, 잔차는 정상적인 온도 신호와 비교된다. 그리고 잔차는 현재의 센서 고장을 감지하는 다양한 고장 시나리오에 의해 평가된다. 결론적으로, 본 연구에서 설계된 고장 알고리즘이 고장 신호를 감지할 수 있다.
Laser induced-exciplex-fluorescence (EXCIPLEX) proposed by Melton is used to visualize fuel vapor in spray combustion. However, in the EXCIPLEX method based on TMPD/naphthalene system, the TMPD : naphthalene ratio is strictly restricted to 1 : 9. In addition, fluorescence intensity due to the vapor phase is extremely weak. To overcome these drawbacks, we propose a new laser-induced-excimer fluorescence (EXCIMER) method to visualize the liquid and vapor phases simultaneously. The spatial distributions of liquid and vapor in fuel spray suspended by ultrasonic waves are compared using the EXCIPLEX and EXCIMER methods. The correlation between fuel vapor concentration and fluorescence intensity is experimentally investigated by measuring the fluorescence intensity of saturated vapor formed over liquid fuel at a controlled temperature. These experimental results indicate that the EXCIMER method is effective for evaluating fuel vapor visualization in spray combustion. Furthermore, the quantitative distribution of fuel vapor concentration can be correctly estimated by the EXCIMER method.
Fuel lean reburning method is very attractive way in comparison with conventional reburning method for reducing NOX. Meanwhile, the knowledge of the how flue gas re-circulated, temperature distribution and species concentration is crucial for the design and operation of an effective fuel lean reburning system. For this reason, numerical analysis of fuel lean reburning system is a very important and challenge task. In this work, the effect of fuel lean reburn system on NOX reduction has been experimentally and numerically conducted. Experimental study has been conducted with a 15kW lab scale furnace. Liquefied Petroleum Gas is used as main fuel and reburn fuel. To carry out numerical study, the finite-volume based commercial computational fluid dynamics (CFD) code FLUENT6.3 was used to simulate the reacting flow in a given laboratory furnace. Steady state, three dimensional analysis performed for turbulent reactive flow and radiative heat transfer in the furnace.
This paper focuses on the combustion characteristics of blended coals with bituminous and sub-bituminous coals under air and oxy-fuel combustion conditions. The effects of oxygen concentration and blending ratio on the combustion characteristics were experimentally investigated using a thermogravimetric analyser (TGA). Characteristic temperatures including ignition, burnout temperature and activation energy were determined from TG and DTG combustion profiles. As oxygen concentration increased and the presence of sub-bituminous coal, characteristic temperatures and activation energy decreased. The ignitability, reactivity and kinetics have all been greatly improved under oxy-fuel combustion conditions. Based on this, co-firing with bituminous and sub-bituminous coals under oxy-fuel combustion conditions may be suggested as an alternative method to the fuel flexibility and cost-effective power production with carbon capture and sequestration.
A preliminary criticality analysis for novel pyrochemical apparatuses for the reprocessing of mixed uranium-plutonium nitride spent nuclear fuel from the BREST-OD-300 reactor was performed. High-temperature processing apparatuses, "metallization" electrolyzer, refinery remelting apparatus, refining electrolyzer, and "soft" chlorination apparatus are considered in this work. Computational models of apparatuses for two neutron radiation transport codes (MCU-FR and MCNP) were developed and calculations for criticality were completed using the Monte Carlo method. The criticality analysis was performed for different loads of fissile material into the apparatuses including overloading conditions. Various emergency situations were considered, in particular, those associated with water ingress into the chamber of the refinery remelting apparatus. It was revealed that for all the considered computational models nuclear safety rules are satisfied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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