• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.109-114
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• 2014

After the Fukushima accident in 2011, it was revealed that nuclear power plant has the vulnerability to SBO accident and its extension situation without sufficient cooling of reactor core resulting core meltdown and radioactive material release even after reactor shutdown. Many safety systems had been developed like PAFS, hybrid SIT, and relocation of RPV and IRWST as a part of steps for the Fukushima accident, however, their applications have limitation in the situation that supply of feedwater into reactor is impossible due to high pressure inside reactor pressure vessel. The concept of hybrid heat pipe with control rod is introduced for breaking through the limitation. Hybrid heat pipe with control rod is the passive decay heat removal system in core, which has the abilities of reactor shutdown as control rod as well as decay heat removal as heat pipe. For evaluating the cooling performance hybrid heat pipe, a commercial CFD code, ANSYS-CFX was used. First, for validating CFD results, numerical results and experimental results with same geometry and fluid conditions were compared to a tube type heat pipe resulting in a resonable agreement between them. After that, wall temperature and thermal resistances of 2 design concepts of hybrid heat pipe were analyzed about various heat inputs. For unit length, hybrid heat pipe with a tube type of $B_4C$ pellet has a decreasing tendency of thermal resistance, on the other hand, hybrid heat pipe with an annular type $B_4C$ pellet has an increasing tendency as heat input increases.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제18권2호
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• pp.94-107
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• 2022

Accidents prevention and mitigation is the highest priority of nuclear power plant (NPP) operation, particularly in the aftermath of the Fukushima Daiichi accident, which has reignited public anxieties and skepticism regarding nuclear energy usage. To deal with accident scenarios more effectively, operators must have ample and precise information about key safety parameters as well as their future trajectories. This work investigates the potential of machine learning in forecasting NPP response in real-time to provide an additional validation method and help reduce human error, especially in accident situations where operators are under a lot of stress. First, a base-case SGTR simulation is carried out by the best-estimate code RELAP5/MOD3.4 to confirm the validity of the model against results reported in the APR1400 Design Control Document (DCD). Then, uncertainty quantification is performed by coupling RELAP5/MOD3.4 and the statistical tool DAKOTA to generate a large enough dataset for the construction and training of neural-based machine learning (ML) models, namely LSTM, GRU, and hybrid CNN-LSTM. Finally, the accuracy and reliability of these models in forecasting system response are tested by their performance on fresh data. To facilitate and oversee the process of developing the ML models, a Systems Engineering (SE) methodology is used to ensure that the work is consistently in line with the originating mission statement and that the findings obtained at each subsequent phase are valid.

• 방사성폐기물학회지
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• 제18권2호
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• pp.217-225
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• 2020

해체 원전에서 총 폐기물의 약 70~80%에 해당하는 많은 양의 콘크리트 폐기물은 해체 폐기물의 대부분을 차지한다. 해체 시 발생된 콘크리트 폐기물은 핵종별 농도에 따라 규제해제 폐기물과 방사성폐기물로 정의할 수 있다. 따라서, 방사성 콘크리트 폐기물의 처분 비용을 저감하기 위하여 자체 처분 및 제한적 재활용을 위한 제염 작업의 수행이 중요하다. 그러므로 콘크리트 폐기물의 효율적인 제염 작업을 위해 내부 방사능 분포를 예측하는 것이 필수적이다. 본 연구는 원전 해체 시, 발생되는 콘크리트 폐기물의 내부 방사능 분포를 예측하기 위하여 다양한 컴프턴 영상 재구성 방법의 성능을 비교하였다. 다양한 컴프턴 영상 재구성 방법으로 단순 역투사(SBP), 필터 후 역투사(FBP), 최대우도 기댓값 최대화 방법(MLEM), 그리고 기존의 MLEM의 시스템 반응 함수에 에너지 정보가 결합되어 확률적으로 계산하는 최대우도 기댓값 최대화 방법(E-MLEM)이 사용되었다. 재구성된 영상을 획득한 후, 정량적인 분석 방법을 이용하여 재구성된 영상의 성능을 정량적으로 비교 및 평가하였다. MLEM 및 E-MLEM 영상 재구성 방법은 각각 재구성된 영상에서 높은 이미지 분해능과 신호 대 잡음비를 유지하는 데 있어 가장 좋은 성능을 보여주었다. 본 연구에서 도출된 결과들은 원자력 시설 해체 시 방사성 콘크리트 폐기물의 내부 방사능 분포를 예측하기 위한 수단으로 컴프턴 영상을 사용할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.69-75
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• 2023

In Korea, most nuclear power plants were designed based on the design response spectrum of Regulatory Guide 1.60 of the NRC. However, in the case of earthquakes occurring in the country, the characteristics of seismic motions in Korea and the design response spectrum differed. The seismic motion in Korea had a higher spectral acceleration in the high-frequency range compared to the design response spectrum. The seismic capacity may be reduced when evaluating the seismic performance of the equipment with high-frequency earthquakes compared with what is evaluated by the design response spectrum for the equipment with a high natural frequency. Therefore, EPRI proposed the inelastic energy absorption factor for the equipment anchorage. In this study, the seismic performance of welding anchorage was evaluated by considering domestic seismic characteristics and EPRI's inelastic energy absorption factor. In order to reflect the characteristics of domestic earthquakes, the uniform hazard response spectrum (UHRS) of Uljin was used. Moreover, the seismic performance of the equipment was evaluated with a design response spectrum of R.G.1.60 and a uniform hazard response spectrum (UHRS) as seismic inputs. As a result, it was confirmed that the seismic performance of the weld anchorage could be increased when the inelastic energy absorption factor is used. Also, a comparative analysis was performed on the seismic capacity of the anchorage of equipment by the welding and the extended bolt.

• 에너지공학
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• 제27권4호
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• pp.27-35
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• 2018

피동원자로건물냉각계통(PCCS)은 사고 발생 시 원자로건물로 방출된 열을 제거하여 원전의 건전성을 보장하기 위해 설계되었다. PCCS의 열제거 성능은 증기-공기 혼합물의 응축열전달에 의해 결정된다. 본 연구에서는 응축열전달계수의 예측 정확도를 향상시키기 위해 새로운 상관식을 이식한 MARS-KS 코드를 사용하여 PCCS의 열제거 성능을 평가하였다. MARS-KS 코드에 사용된 새로운 상관식은 압력, 벽면과냉도, 비응축성 기체 질량분율 및 응축튜브의 종횡비와 같은 열전달계수에 영향을 미치는 변수들을 이용하여 개발하였고, 이는 MARS-KS코드의 기본 응축 모델인 Colburn-Hougen 모델을 대체하여 적용되었다. 대형파단 냉각재상실사고 발생 시 PCCS의 운전에 따른 다양한 열수력학적 변수들을 분석하였고, 열제거 성능 평가를 위해 새로운 상관식이 적용된 MARS-KS 코드의 원자로건물 압력거동 계산결과와 기존의 응축모델을 이용한 해석결과를 비교하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.316-322
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• 2019

본 연구에서는 환경적·물리적 인자들의 불확실성을 반영하는 확률론적 접근법을 적용하여, 원자로 가동기간 동안 장시간 방사능에 노출된 원전 콘크리트 차폐벽의 재료적 특징 및 강도에 대한 영향을 평가하였다. 방사화에 따른 콘크리트의 재료적 특성 변화를 조사하였으며, 중성자 노출량과 시간과의 관계를 나타내는 중성자속 분석을 통해 차폐 콘크리트 의 시간의존적 압축강도와 인장강도의 변화를 예측하였다. 압축강도와 인장강도 각각의 변화에 따른 차폐 콘크리트의 파괴확률을 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo Simulation) 기법을 적용하여 추정하였다. 본 연구에서는 가동 40년 만인 2017년에 영구정지한 고리 1호기의 해체 안전성 평가를 위해, 이와 유사한 원전유형 및 관련 자료를 활용하여 콘크리트 생체차폐벽의 성능변화를 예측하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권5호
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• pp.1417-1427
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• 2019

In this study, we evaluated the performance of a commercial pixelated cadmium zinc telluride (CZT) detector for spectroscopy and identified its feasibility as a Compton camera for radiation monitoring in a nuclear power plant. The detection system consisted of a $20mm{\times}20mm{\times}5mm$ CZT crystal with $8{\times}8$ pixelated anodes and a common cathode, in addition to an application specific integrated circuit. The performance of the various radioisotopes $^{57}Co$, $^{133}Ba$, $^{22}Na$, and $^{137}Cs$ was evaluated. In general, the amplitude of the induced signal in a CZT crystal depends on the interaction position and material non-uniformity. To minimize this dependency, a drift time correction was applied. The depth of each interaction was calculated by the drift time and the positional dependency of the signal amplitude was corrected based on the depth information. After the correction, the Compton regions of each spectrum were reduced, and energy resolutions of 122 keV, 356 keV, 511 keV, and 662 keV peaks were improved from 13.59%, 9.56%, 6.08%, and 5%-4.61%, 2.94%, 2.08%, and 2.2%, respectively. For the Compton imaging, simulations and experiments using one $^{137}Cs$ source with various angular positions and two $^{137}Cs$ sources were performed. Individual and multiple sources of $^{133}Ba$, $^{22}Na$, and $^{137}Cs$ were also measured. The images were successfully reconstructed by weighted list-mode maximum likelihood expectation maximization method. The angular resolutions and intrinsic efficiency of the $^{137}Cs$ experiments were approximately $7^{\circ}-9^{\circ}$ and $5{\times}10^{-4}-7{\times}10^{-4}$, respectively. The distortions of the source distribution were proportional to the offset angle.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.25-36
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• 2012

최근 해외건설시장의 급격한 확대추세 속에서 국내기업들은 지속적인 진출확대와 사업성과 제고를 달성하기 위한 신성장 동력 확보에 힘쓰고 있다. 이에 본 연구는 '어떤 공종이 신성장동력 공종인가?'와 '신성장동력 공종에 어떻게 진출하여야 하는가?'라는 두 가지 질문을 바탕으로 신성장동력 공종을 탐색하였다. 이를 위하여 먼저 산업분석 이론과 자원기반 관점 등을 바탕으로 시장진입 가능성, 수익창출 가능성, 부가가치창출 가능성을 신성장동력 공종의 조건으로 파악하는 한편, 시장의 경쟁강도 및 성장세, 국내기업 경쟁력 수준, 국내시장 파급효과 등을 기준으로 하는 공종평가 프레임워크를 개발하여 그린에너지플랜트, 환경플랜트, 담수화플랜트, 원자력플랜트, 신도시개발, 초고층빌딩 등의 공종을 신성장동력 공종으로 선정하였다. 이후 시장개척 및 선점, 경쟁력 중점강화, 지속적 발전 및 파급효과 확대 등을 목적으로 그린에너지플랜트, 환경플랜트, 신도시개발 공종에 대한 전문가의 의견을 수렴하였으며, 이를 바탕으로 각 공종의 진출전략을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1175-1181
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• 2015

일반적으로 산업현장에서 많이 사용되고 있는 단열재는 유리섬유와 같은 열전도도가 낮은 재료를 사용함으로써 단열성능을 확보하고 있다. 이와 달리 원전용 금속단열재의 경우 높은 열전도도를 가진 TP 304 스테인리스 박판을 재료로 한정하고 있어 단열성능을 확보하기 위해서는 구조적 측면에서의 접근이 필요하다. 본 연구에서는 금속단열재 내부구조에 대한 설계인자를 전도, 대류, 복사로 구성된 3가지 열전달 모드를 고려해 추출하고 각 인자들이 열전달에 미치는 영향과 각각의 열전달이 전체 열전달에 차지하는 비율을 열 유동해석을 이용하여 파악하고자 하였다. 본 연구를 통해 단열재 내부에서 발생되는 대류현상을 최소화하기 위해 다수의 박판을 삽입함과 동시에 증가하는 전도 비율을 비교하여 내부형상결정을 위한 세 가지 열전달 모드 하에서의 단열성능을 분석하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.111-118
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• 2024

원자력발전소(원전) 시스템 내진성능 평가를 위하여 구조물내응답스펙트럼(ISRS)은 필수적으로 요구된다. 특히, 원전 부지 고유 스펙트럼 변경 시 새로운 ISRS 도출이 요구될 경우 지진 재해석 등의 상당한 비용을 필요로 하게 된다. 따라서 이 연구는 지진 재해석이 필요 없는 ISRS 스케일링 근사 방법에 대한 여러 가지 접근법을 제공한다. 이러한 접근법으로 도출한 ISRS는 정확한 ISRS와 비교한다. 근사 방법의 ISRS 가 원전 주요 시스템 지진응답 및 내진성능에 미치는 영향을 분석한다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 ISRS 스케일링 근사 방법은 저주파에서 비교적 유사하게 ISRS를 도출하지만, 고주파에서는 그 정확도가 감소하였다. ISRS 스케일링 근사방법이 시스템 지진응답/내진성능 산출 정확도에 미치는 영향은 방법의 시스템 주요 모드 응답 유사도 산출 정도에 따라 결정된 것을 확인할 수 있었다.