Research reactors are operated under ambient temperature and atmospheric pressure, which is much less severe conditions compared to those in typical nuclear power plants. Due to the high temperature, heat resistant materials such as austenite stainless steel should be used for the reactors in typical nuclear power plants. Whereas, as the effect of temperature is low for research reactors, materials with high resistance to neutron irradiation, such as zircaloy and beryllium, are used. Therefore, these conditions should be considered when performing integrity assessment for research reactors. In this study, a computational technique through finite element (FE) analysis was developed considering the operating conditions and materials of research reactor when conducting integrity assessment. Neutron irradiation analysis techniques using thermal expansion analysis were proposed to consider neutron irradiation growth and swelling in zirconium alloys and beryllium. A user subroutine program that can calculate the strain rate induced by neutron irradiation creep was developed for use in the commercial analysis program Abaqus. To validate the proposed technique and the user subroutine, FE analysis results were compared with hand-calculation results, and showed good agreement. Consequently, developed technique and user subroutine are suitable for evaluating structural integrity of research reactors.
Background: $^{241}Am$, $^{243}Am$, and $^{237}Np$ isotopes are among the most radiotoxic components of spent nuclear fuel. Recently, researchers have planned different incineration scenarios for the highly radiotoxic elements of nuclear waste in critical reactors. Computational methods are widely used to predict burnup rates of such nuclear wastes that are used under fuel matrixes in critical reactors. Methods: In this work, the Monte Carlo N-particle transport code was used to calculate the neutronic behavior of a transuranic (TRU)-bearing CANada Deuterium Uranium 6 reactor. Results: The computational data showed that the 1.0% TRU-containing thorium-based fuel matrix presents higher proliferation resistance and TRU depletion rate than the other investigated fuel Matrixes. The fuel matrix includes higher negative temperature reactivity coefficients as well. Conclusion: The investigated thorium-based fuel matrix can be successfully used to decrease the production of highly radiotoxic isotopes.
This paper presents the validation of UNIST in-house Monte Carlo code MCS used for the high-fidelity simulation of commercial pressurized water reactors (PWRs). Its focus is on the accurate, spatially detailed neutronic analyses of startup physics tests for the initial core of the Watts Bar Nuclear 1 reactor, which is a vital step in evaluating core phenomena in an operating nuclear power reactor. The MCS solutions for the Consortium for Advanced Simulation of Light Water Reactors (CASL) Virtual Environment for Reactor Applications (VERA) core physics benchmark progression problems 1 to 5 were verified with KENO-VI and Serpent 2 solutions for geometries ranging from a single-pin cell to a full core. MCS was also validated by comparing with results of reactor zero-power physics tests in a full-core simulation. MCS exhibits an excellent consistency against the measured data with a bias of ±3 pcm at the initial criticality whole-core problem. Furthermore, MCS solutions for rod worth are consistent with measured data, and reasonable agreement is obtained for the isothermal temperature coefficient and soluble boron worth. This favorable comparison with measured parameters exhibited by MCS continues to broaden its validation basis. These results provide confidence in MCS's capability in high-fidelity calculations for practical PWR cores.
D. Pizzocri;M. Di Gennaro;T. Barani;F.A.B. Silva;G. Zullo;S. Lorenzi;A. Cammi
Nuclear Engineering and Technology
/
제55권11호
/
pp.3983-3995
/
2023
In fast reactors, restructuring of the fuel micro-structure driven by high temperature and high temperature gradient can cause the formation of columnar grains. The non-spheroidal shape and the non-uniform temperature field in such columnar grains implies that standard models for fission gas diffusion can not be applied. To tackle this issue, we present a reduced order model for the fission gas diffusion process which is applicable in different geometries and with non-uniform temperature fields, maintaining a computational requirement in line with its application in fuel performance codes. This innovative application of reduced order models as meso-scale tools within fuel performance codes represents a first-of-a-kind achievement that can be extended beyond fission gas behaviour.
The interaction between commercial $Si_3N_4$ powder and two types of additives (nitrate and oxide additives) during the sintering of $Si_3N_4$ was investigated. The nitrates solution or oxide particles were added as a sintering additives. The surface of mixed powder was observed with FT-IR, TG, and HREM. DTA was used to characterize the reactivity of the powders. The formation of crystalline phases and phase transformation were analyzed by XRD. The adsorption of the additives on the surface of silicon nitride was confirmed in the nitrate salts. It was shown that the adsorption occurred by interaction between the amorphous $SiO_2$ layer on the $Si_3N_4$ surface and metal cations $(Al^{3++\; and \;Y^{3+})$ and anions $(NO_3\;^-\; or\; OH^-)$, resulting in a higher degree of homogeneous distribution of additives.
A subcritical reactor driven by a linear proton accelerator has been considered as a nuclear waste incinerator at Korea Atomic Energy Research Institute(KAERI). Since the multiplication factor of a subcritical reactor is less than unity, to compensate exponentially decreasing fission neutrons from spallation reactions are essentially required for operating the reactor in its steady state. furthermore, the profile of accelerator beam currents is very important in controlling a subcritical reactor, because the reactor power varies in accordance of the profile of external neutrons. We have developed a code system to find numerical solutions of reactor kinetics equations, which are the simplest dynamic model for controlling reactors. In a due course of our previous numerical study of point kinetics equations for critical reactors, however, we learned that the same code system can be used in studying dynamic behavior of the subcritical reactor. Our major motivation of this paper is to investigate responses of subcritical reactors for small changes in thermal hydraulic parameters. Building a thermal hydraulic model for the subcritical reactor dynamics, we performed numerical simulations for dynamic responses of the reactor based on point kinetics equations with a source term. Linearizing a set of coupled differential equations for reactor responses, we focus our research interest on dynamic responses of the reactor to variations of the thermal hydraulic parameters in transient phases.
To maintain safety and reliability of reactors, redundant sensors are usually used to measure critical variables and estimate their averaged time-dependency. Nonhealthy sensors can badly influence the estimation result of the process variable. Since online condition monitoring was introduced, the online cross-calibration method has been widely used to detect any anomaly of sensor readings among the redundant group. The cross-calibration method has four main averaging techniques: simple averaging, band averaging, weighted averaging, and parity space averaging (PSA). PSA is used to weigh redundant signals based on their error bounds and their band consistency. Using the consistency weighting factor (C), PSA assigns more weight to consistent signals that have shared bands, based on how many bands they share, and gives inconsistent signals of very low weight. In this article, three approaches are introduced for improving the PSA technique: the first is to add another consistency factor, so called trend consistency (TC), to include a consideration of the preserving of any characteristic edge that reflects the behavior of equipment/component measured by the process parameter; the second approach proposes replacing the error bound/accuracy based weighting factor ($W^a$) with a weighting factor based on the Euclidean distance ($W^d$), and the third approach proposes applying $W^d$, TC, and C, all together. Cold neutron source data sets of four redundant hydrogen pressure transmitters from a research reactor were used to perform the validation and verification. Results showed that the second and third modified approaches lead to reasonable improvement of the PSA technique. All approaches implemented in this study were similar in that they have the capability to (1) identify and isolate a drifted sensor that should undergo calibration, (2) identify a faulty sensor/s due to long and continuous missing data range, and (3) identify a healthy sensor.
Amini, Moharram;Zamzamian, Seyed Mehrdad;Fadaei, Amir Hossein;Gharib, Morteza;Feghhi, Seyed Amir Hosein
Nuclear Engineering and Technology
/
제53권10호
/
pp.3413-3420
/
2021
Applying the available neutron flux for medical and industrial purposes is the most important application of research reactors. The neutron radiography system is used for non-destructive testing (NDT) of materials so that it is one of the main applications of nuclear research reactors. One of these research reactors is the 5 MW pool-type light water research reactor of Tehran (TRR). This work aims to investigate on materials and location of the beam tube (BT) of the TRR radiography system to improve the index parameters of BT. Our results showed that a through-type BT with 20 cm thick carbon neutron filter, 1.2 cm and 9.4 cm of the diameter of inlet (D1) and output (D2) BT, respectively gives thermal neutron flux almost 25.7, 5.6 and 1.1 times greater than the former design of the TRR (with D1 = 1.8 cm and D1 = 9.4 cm), previous design of the TRR with D1 = 3 cm and D1 = 9.4 cm, and another design with D1 = 5 cm and D1 = 9.4 cm, respectively. Therefore, the design proposed in this paper could be a better alternative to the current BT of the TRR.
An analysis model on debris transport in the containment floor of pressurized water reactors is developed in which the flow field is calculated by Eulerian conservation equations of mass and momentum and the debris particles are traced by Lagrange equations of motion using the pre-determined flow field data. For the flow field calculation, two-dimensional Shallow Water Equations derived from Navier Stokes equations are solved using the Finite Volume Method, and the Harten-Lax-van Leer scheme is used for accuracy to capture the dry-to-wet interface. For the debris tracing, a simplified two-dimensional Lagrangian particle tracking model including drag force is developed. Advanced schemes to find the positions of particles over the containment floor and to determine the position of particles reflected from the solid wall are implemented. The present model is applied to calculate the transport fraction to the Hold-up Volume Tank in Advanced Power Reactors 1400. By the present model, the debris transport fraction is predicted, and the effect of particle density and particle size on transport is investigated.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.