• Title/Summary/Keyword: High Burn-up

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국내 금속겸용용기의 연소도 이득효과 적용 시 주요영향인자에 따른 정량적 핵임계 평가 (Quantitative Evaluation of Criticality According to the Major Influence of Applied with Burnup Credit on Dual-purpose Metal Cask)

  • 도호석;김태만;조천형
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.141-154
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    • 2015
  • 경수로 사용후핵연료 수송/저장용기의 핵임계 해석은 사용후핵연료내의 악티나이드핵종 및 핵분열생성물 함유량에 대한 불확실성을 이유로 신연료로 가정된 가상의 연료를 선정하여 평가해오고 있다. 그러나 이러한 평가방법은 용기 설계 시 과도한 임계여유도를 유도하여 경제적 손실을 유발할 수 있는 단점이있다. 이와 같은 단점을 극복하기 위하여 최근 연소도이득효과(burnup credit, BUC)를 반영한 수송저장용기의 설계 및 상용화를 위한 연구가 추진되었다. 이에 본 연구에서는 한국원자력환경공단에서 개발중인 금속겸용용기를 대상으로 연소도 이득효과적용 시 핵임계 안전성(criticality safety)에 영향을 미칠 것으로 예상되는 '노심 운전인자', '축방향 연소도 분포', '오장전 사고상황'에 대하여 핵임계 평가를 수행하였다. 그 결과 노심운전인자 중 저농축, 고연소도일 때 비출력에 따른 핵임계 변화가 크게 평가되었으며, 고연소도 사용후핵연료에서 End effect가 양의 값을 나타내었다. 특히 오장전에 의한 유효증배계수는 최대 0.18467증가하였으므로, 연소도이득효과를 적용 할 경우 필수고려사항임을 확인하였다. 본 연구결과는 국내모델(금속겸용용기)의 연소도 이득효과 적용기술 개발 및 사용 후핵연료 장전 시 일어날 수 있는 오장전 사고를 방지하기 위한 운영절차 개발에 참고자료로 활용될 수 있다.

핵연료조사리그 냉각수 유동 모의장치 개발 (Development of Coolant Flow Simulation System for Nuclear Fuel Test Rigs)

  • 홍진태;정창용;허성호;김가혜
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권1호
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    • pp.117-123
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    • 2015
  • 핵연료 연소시험 도중 핵연료봉에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위해서는 핵연료의 발열량을 정확하게 계산하고 충분한 유속을 갖는 냉각수를 순환시켜야 한다. 하나로는 개방형 수조 형태로서 핵연료 연소시험을 위한 별도의 냉각수 순환 루프를 갖추고 있는데, 여기에 핵연료 조사리그를 장착하고 냉각수를 순환시킴으로써 조사중인 핵연료봉의 온도를 일정온도 이하로 유지시킨다. 특히 순환되는 냉각수의 유속이 매우 높은 상태에서 조사리그 내에 부착된 부품이나 센서들이 유체유발 진동에 의해 파손되거나 기능을 상실하는 경우 매우 큰 기회비용을 야기한다. 본 연구에서는 조사리그 부품의 건전성 사전 검토 및 고속 유동에서의 센서 동작 특성에 대한 사전검토를 위해 냉각수 모의 순환장치를 개발하였다.

Design and Structural Safety Evaluation of the High Burn-up PWR Spent Nuclear Fuel for Storage Cask

  • Taehyung Na;Youngoh Lee;Yeji Kim;Donghee Lee;Taehyeon Kim;Kiyoung Kim;Yongdeog Kim
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.201-210
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    • 2024
  • Because most spent nuclear fuel storage casks have been designed for low burnup fuel, a safety-significant high burnup dry storage cask must be developed for nuclear facilities in Korea to store the increasing high burnup and damaged fuels. More than 20% of fuels generated by PWRs comprise high burnup fuels. This study conducted a structural safety evaluation of the preliminary designs for a high burnup storage cask with 21 spent nuclear fuels and evaluated feasible loading conditions under normal, off-normal, and accident conditions. Two types of metal and concrete storage casks were used in the evaluation. Structural integrity was assessed by comparing load combinations and stress intensity limits under each condition. Evaluation results showed that the storage cask had secured structural integrity as it satisfied the stress intensity limit under normal, off-normal, and accident conditions. These results can be used as baseline data for the detailed design of high burnup storage casks.

A REVIEW AND INTERPRETATION OF RIA EXPERIMENTS

  • Vitanza, Carlo
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제39권5호
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    • pp.591-602
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    • 2007
  • The results of Reactivity-Initiated Accidents (RIA) experiments have been analysed and the main variables affecting the fuel failure propensity identified. Fuel burn-up aggravates the mechanical loading of the cladding, while corrosion, or better the hydrogen absorbed in the cladding as a consequence of corrosion, may under some conditions make the cladding brittle and more susceptible to failure. Experiments point out that corrosion impairs the fuel resistance for RIA transient occurring at cold conditions, whereas there is no evidence of important embrittlement effects at hot conditions, unless the cladding was degraded by oxide spalling. A fuel failure threshold correlation has been derived and compared with experimental data relevant for BWR and PWR fuel. The correlation can be applied to both cold and hot RIA transients, account taken for the lower ductility at cold conditions and for the different initial enthalpy. It can also be used for non-zero power transients, provided that a term accounting for the start-up power is incorporated. The proposed threshold is easy to use and reproduces the results obtained in the CABRI and NSRR tests in a rather satisfactory manner. The behaviour of advanced PWR alloys and of MOX fuel is discussed in light of the correlation predictions. Finally, a probabilistic approach has been developed in order to account for the small scatter of the failure predictions. This approach completes the RIA failure assessment in that after determining a best estimate failure threshold, a failure probability is inferred based on the spreading of data around the calculated best estimate value.

고연소도 사용후 핵연료의 가열산화와 고온가열을 통한 미세조직 변화고찰 (Study of morphology on the Oxidation and the Annealing of High Burn-hp $UO_2$ Spent Fuel)

  • 김대호;방제건;양용식;송근우;이형권;권형문
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제3권4호
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    • pp.301-307
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    • 2005
  • 조사후 핵연료 가열(PIA장비)를 이용한 고연소도 UO2 사용후 핵연료의 산화 및 가열후 미세조직의 변화를 관찰하였다. 울진 2호기에서 한국원자력연구소 조사후시험시설로 이송된 국산 경수로용 고연소도 사용후 핵연료는 봉평균 연소도가 57,000 MWd/tU-rod avg.이였다. 본 시험에 사용된 시편은 국부연소도 65,000 MWd/tU UO2 소결체의 고형체 200 mg을 사용하였다. 본 시편을 사용후 핵 연료 가열(PIA) 시험장비를 이용하여 핫셀 내에서 3시간의 산화시험과 연속적으로 $1,400^{\circ}C$ 까지 가열하였다. 결정립경계까지의 산화를 위하여 $500^{\circ}C$에서 헬륨 50 ml, 표준공기 100 ml를 흔합한 산화분위기로 3시간을 유지하였다. 핵분열기체 방출거동을 알기위해 시험 전과정중에 85Kr의 방출량을 베타 측정기와 감마 측정기를 이용하여 실시간으로 측정 하였다. 가열시험이 종료된 후 전자주사현미경을 이용하여 미세구조의 변화를 관찰하였다. 시험결과 가열하는 동안 핵분열생성물은 UO2기지의 결정립경계와 표면으로 이동된 것을 관찰하였다. 이 시편은 환원과정을 통하여 재구조화 되었고, $5\~10\;{\mu}m$ 정도의 결정립크기를 가진 것으로 나타났다.

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수소화물에 의한 Zr 합금의 고온산화 가속효과 (Hydrogen Effect on the Oxidation of Zr-Alloy Claddings under High Temperature)

  • 정윤목;하성우;박광헌
    • 한국표면공학회지
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    • 제49권4호
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    • pp.389-394
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    • 2016
  • The operation method of nuclear power plants is currently changing to high burn-up and long period that can enhance economics and efficiency of the plant. Since nuclear plant operation environment has been becoming severe, the amount of absorbed hydrogen also has increased. Absorbed hydrogen can be fatal securing safety of nuclear fuel cladding in case of Loss of Coolant Accidents(LOCA). In order to examine the impact of hydride on high-temperature oxidation, high-temperature oxidation experiment was performed on normal Zry-4 cladding and on Zry-4 cladding where hydrogen is charged in air pressure steam atmosphere under the $950^{\circ}C$ and $1000^{\circ}C$. According to the results, while oxidation acceleration due to charged hydrogen was not observed prior to breakaway oxidation creation, oxidation began to accelerate in cladding where hydrogens charged as soon as the breakaway oxidation started. If so much hydrogen are charged in the cladding, equiaxial monoclinic phase to unstable of stress is formed and it is presumed that oxidation is accelerated because nearby stress caused a crack in equiaxial phase, and that makes corrosion resistance decline sharply.

플라즈마 응용 고 에너지 점화 시스템 개발 및 적용 (Development and Application of High Energy Ignition System Using Plasma)

  • 강혜현;최두원;박진일;이종화;박경석;안종영
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제22권3호
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    • pp.148-156
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    • 2014
  • This study is a follow-up study of "Development of Plasma Ignition System" was presented at the 2013 KSAE spring conference. This study compares lean limit of conventional ignition system with plasma ignition system on constant volume combustion test & Engine Combustion test.

REVIEW AND FUTURE ISSUES ON SPENT NUCLEAR FUEL STORAGE

  • Saegusa, T.;Shirai, K.;Arai, T.;Tani, J.;Takeda, H.;Wataru, M.;Sasahara, A.;Winston, P.L.
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제42권3호
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    • pp.237-248
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    • 2010
  • The safety of metal cask and concrete cask storage technology has been verified by CRIEPI through several research programs on demonstrative testing for the interim storage of spent fuel. The results have been reflected in the safety requirements for dry casks issued by NISA/METI (Nuclear and Industrial Safety Agency, Ministry of Economy, Trade and Industry) of the Japanese government. On top of that, spent fuel integrity has been studied by the Japan Nuclear Energy Safety Organization (JNES). This paper reviews these research programs. Future issues include the long-term integrity of cask components and high burn-up spent fuel.

MCFC 배가스용 촉매연소기 연소특성에 관한 연구 (A Study on the Combustion Characteristics of MCFC Offgas Catalytic Combustors)

  • 이상민;이연화;안국영;박인욱
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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    • pp.132.1-132.1
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    • 2010
  • Anode off-gas of high temperature fuel cells such as MCFC still contain combustible components such as hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbon. Thus, it's very important to fully burn anode off-gas and use the generated heat in order to increase system efficiency. In the present study, catalytic combustors have been applied to high temperature MCFC system so that the combustion of anode-off gas can be boosted up. Since the performance of catalytic combustor directly depends on the combustion catalyst, this study has been focused on the experimental investigation on the combustion characteristics of multiple commercial catalysts having different structures and compositions. In order to determine the design conditions of the catalytic combustor, parameters such as inlet temperature, space velocity and excess air ratio have been varied and optimized for combustor design. Results show that $H_2$ in off-gas assists $CH_4$ combustion in a way that it decreases minimum inlet temperature limit and increases maximum space velocity while keeping high fuel conversion efficiency.

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