Small Modular Reactors (SMRs) are attracting wide attention due to their outstanding performance, extensive studies have been carried out for lead-based fast reactors (LFRs) that cooled with Lead or Lead-bismuth (LBE), and small modular natural circulation LFR is one of the promising candidates for SMRs and LFRs development. One of the challenges for the design small modular natural circulation LFR is to master the natural circulation thermal-hydraulic performance in the reactor primary circuit, while the natural circulation characteristics is a coupled thermal-hydraulic problem of the core thermal power, the primary loop layout and the operating state of secondary cooling system etc. Thus, accurate predicting the natural circulation LFRs thermal-hydraulic features are highly required for conducting reactor operating condition evaluate and Thermal hydraulic design optimization. In this study, a thermal-hydraulic analysis code is developed for small modular natural circulation LFRs, which is based on several mathematical models for natural circulation originally. A small modular natural circulation LBE cooled fast reactor named URANUS developed by Korea is chosen to assess the code's capability. Comparisons are performed to demonstrate the accuracy of the code by the calculation results of MARS, and the key thermal-hydraulic parameters agree fairly well with the MARS ones. As a typical application case, steady-state analyses were conducted to have an assessment of thermal-hydraulic behavior under nominal condition, and several parameters affecting natural circulation were evaluated. What's more, two characteristics parameters that used to analyze natural circulation LFRs natural circulation capacity were established. The analyses show that the core thermal power, thermal center difference and flow resistance is the main factors affecting the reactor natural circulation. Improving the core thermal power, increasing the thermal center difference and decreasing the flow resistance can significantly increase the reactor mass flow rate. Characteristics parameters can be used to quickly evaluate the natural circulation capacity of natural circulation LFR under normal operating conditions.
In recent years abrasive water jet (AWJ) has received significant attention as a technology used in the manufacturing industry for cutting materials. In this paper we report the development of a new preparation method of abrasives for water jet by using an air bubbling sedimentation rate control technique. The SiC abrasives prepared by an air bubbling sedimentation rate control technique using latex resin are found to be superior to the conventional abrasives not only in surface roughness uniformity but also in lifetime. The AWJ test results also show that the former has also better impact-resistance and wear-resistance than the latter.
In this paper, an infinite impulse response locally recurrent neural network (IIR-LRNN) is employed for modelling the dynamics of the Lead Bismuth Eutectic eXperimental Accelerator Driven System (LBE-XADS). The network is trained by recursive back-propagation (RBP) and its ability in estimating transients is tested under various conditions. The results demonstrate the robustness of the locally recurrent scheme in the reconstruction of complex nonlinear dynamic relationships.
URANUS (Ubiquitous, Robust, Accident-forgiving, Non-proliferating, Ultra-lasting and Sustainer) has been developed with 35MWe (100MWth) operating without primary coolant pump, capitalizing on natural circulation capability of lead-bismuth eutectic (LBE) for long-life small and robust power units. To ensure the structural integrity, the large safety margin against Safe Shutdown Earthquake, 0.3g, and furthermore the cost effectiveness for URANUS, three-dimensional seismic base isolation design has been developed. The analytical model has been developed and seismic time history analyses have been carried out. The advantage for using three-dimensional seismic base isolation for URANUS has been discussed.
Lead bismuth eutectic (LBE) is used as coolant for MicroURANUS, a small marine nuclear power plant, and this coolant is transported in the plant by an electromagnetic pump. Given the considerable heat generated by the electromagnetic pump, the cooling of the pump is essential. This study compared air cooling and water-cooling methods and found that the maximum temperatures during air and water cooling were 640 K and 372 K, respectively. These findings were utilized to design an electromagnetic pump with water-cooling. The maximum temperature of the pump was lower than the boiling point of water; thus, the pump did not require a separate pressurization. Consequently, the resistance problem of the coil and the deformation problem of the material caused by generated heat can be solved through water-cooling.
Liquid lead-bismuth cooled fast reactor is one of the most promising reactor types among the fourth-generation nuclear energy systems. The flow and heat transfer characteristics of lead-bismuth eutectic (LBE) are completely different from ordinary fluids due to its special thermal properties, causing that the traditional Reynolds analogy is no longer recommended and appropriate. More accurate turbulence flow and heat transfer model for the liquid metal lead-bismuth should be developed and applied in CFD simulation. In this paper, a specific CFD solver for simulating the flow and heat transfer of liquid lead-bismuth based on the k - 𝜀 - k𝜃 - 𝜀𝜃 model was developed based on the open source platform OpenFOAM. Then the advantage of proposed model was demonstrated and validated against a set of experimental data. Finally, the simulation of LBE turbulent flow and heat transfer in a 7-pin wire-wrapped rod bundle with the k - 𝜀 - k𝜃 - 𝜀𝜃 model was carried out. The influence of wire on the flow and heat transfer characteristics and the three-dimensional distribution of key thermal hydraulic parameters such as temperature, cross-flow velocity and Nusselt number were studied and presented. Compared with the traditional SED model with a constant Prt = 1.5 or 2.0, the k - 𝜀 - k𝜃 - 𝜀𝜃 model is more accurate on predicting the turbulence flow and heat transfer of liquid lead-bismuth. The average relative error of the k - 𝜀 - k𝜃 - 𝜀𝜃 model is reduced by 11.1% at most under the simulation conditions in this paper. This work is meaningful for the thermal hydraulic analysis and structure design of fuel assembly in the liquid lead-bismuth cooled fast reactor.
Rezaei, Mohammad Javad;Gerdooei, Mahdi;Nosrati, Hasan Ghaforian
Structural Engineering and Mechanics
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제74권6호
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pp.737-745
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2020
Nowadays, composite plates are widely used as high-strength structures to fabricate a dynamic loading-resistant armours. In this study, the shock load is applied by an explosion of spherical TNT charge at a specified distance from the circular composite plate. The composite plate contains a two-layer ceramic-metal armour and a poly-methyl methacrylate (PMMA) target layer. The dynamic behavior of the composite armour has been investigated by measuring the transferred effective stress and maximum deflection into the target layer. For this purpose, the simulation of the blast loading upon the composite structure was performed by using the load-blast enhanced (LBE) procedure in Ls-Dyna software. The effect of main process parameters such as the thickness of layers, and scaled distance has been examined on the specific stiffness of the structure using response surface method. After validating the results by comparing with the experimental results, the optimal values for these parameters along with the regression equations for transferred effective stress and displacement to the target have been obtained. Finally, the optimal values of input parameters have been specified to achieve minimum transferred stress and displacement, simultaneously with reducing the weight of the structure.
Servohydraulic shaking tables are being increasingly used in the field of earthquake engineering. They play a critical role in the advancement of the research state and remain one of the valuable tools for seismic testing. Recently, the National Earthquake Engineering Research Center, CGS, has acquired a 6.1m x 6.1 m shaking table system which has a six degree-of-freedom testing capability. The maximum specimen mass that can be tested on the shaking table is 60 t. This facility is designed specially for testing a complete civil engineering structures, substructures and structural elements up to collapse or ultimate limit states. It can also be used for qualification testing of industrial equipments. The current paper presents the main findings of the experimental shake-down characterization testing of the CGS shaking table. The test program carried out in this study included random white noise and harmonic tests. These tests were performed along each of the six degrees of freedom, three translations and three rotations. This investigation provides fundamental parameters that are required and essential while elaborating a realistic model of the CGS shaking table. Also presented in this paper, is the numerical model of the shaking table that was established and validated.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권9호
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pp.3496-3514
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2015
One of the challenging tasks in Mobile Ad hoc Network is to discover precise optimal routing solution due to the infrastructure-less dynamic behavior of wireless mobile nodes. Ant Colony Optimization, a swarm Intelligence technique, inspired by the foraging behaviour of ants in colonies was used in the past research works to compute the optimal path. In this paper, we propose a Recurrent Ant Colony Optimization (RECACO) that executes the actual Ant Colony Optimization iteratively based on recurrent value in order to obtain an optimal path convergence. Each iteration involves three steps: Pheromone tracking, Pheromone renewal and Node selection based on the residual energy in the mobile nodes. The novelty of our approach is the inclusion of new pheromone updating strategy in both online step-by-step pheromone renewal mode and online delayed pheromone renewal mode with the use of newly proposed metric named ELD (Energy Load Delay) based on energy, Load balancing and end-to-end delay metrics to measure the performance. RECACO is implemented using network simulator NS2.34. The implementation results show that the proposed algorithm outperforms the existing algorithms like AODV, ACO, LBE-ARAMA in terms of Energy, Delay, Packet Delivery Ratio and Network life time.
Shaking tables are devices for testing structures or structural components models with a wide range of synthetic ground motions or real recorded earthquakes. They are essential tools in earthquake engineering research since they simulate the effects of the true inertial forces on the test specimens. The destructive earthquakes that occurred at the north part of Algeria during the period of 1954-2003 resulted in an initiative from the Algerian authorities for the construction of a shaking simulator at the National Earthquake Engineering Research Center, CGS. The acceleration tracking performance and specifically the inability of the earthquake simulator to accurately replicate the input signal can be considered as the main challenge during shaking table test. The objective of this study is to validate the uni-axial sinusoidal performances curves and to assess the accuracy and fidelity in signal reproduction using the advanced adaptive control techniques incorporated into the MTS Digital controller and software of the CGS shaking table. A set of shake table tests using harmonic and earthquake acceleration records as reference/commanded signals were performed for four test configurations: bare table, 60 t rigid mass and two 20 t elastic specimens with natural frequencies of 5 Hz and 10 Hz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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