The investigation of the utilization of enriched 208Pb as a coolant to enhance the performance of a long-life fast reactor with a Modified CANDLE (Constant Axial shape of Neutron flux, nuclide densities, and power shape During Life of Energy production) burnup scheme has performed. The analyzes were performed on a reactor with thermal power of 800 MegaWatt Thermal (MWTh) with a refueling process every 15 years. Uranium Nitride (enriched 15N), 208Pb, and High-Cr martensitic steel HT-9 were employed as fuel, coolant, and cladding materials, respectively. One of the Pb-nat isotopes, 208Pb, has the smallest neutron capture cross-section (0.23 mb) among other liquid metal coolants. Furthermore, the neutron-producing cross-section (n, 2n) of 208Pb is larger than sodium (Na). On the other hand, the inelastic scattering energy threshold of 208Pb is the highest among Na, natPb, and Bi. The small inelastic scattering cross-section of 208Pb can harden the neutron energy spectrum. Therefore, 208Pb is a better neutron multiplier than any other liquid metal coolant. The excess neutrons cause more production than consumption of 239Pu. Hence, it can reduce the initial fuel loading of the reactor. The selective photoreaction process was developing to obtain enriched 208Pb. The neutronic was calculated using SRAC and JENDL 4.0 as a nuclear data library. We obtained that the modified CANDLE reactor with enriched 208Pb as coolant and reflector has the highest k-eff among all reactors. Meanwhile, the natPb cooled reactor has the lowest k-eff. Thus, the utilization of the enriched 208Pb as the coolant can reduce reactor initial fuel loading. Moreover, the enriched 208Pb-cooled reactor has the smallest power peaking factor among all reactors. Therefore, the enriched 208Pb can enhance the performance of a long-life Modified CANDLE fast reactor.
Two-phase flow and heat transfer characteristics during the reflood phase of a single heated rod in the KHU reflood experimental facility were examined. Two-phase flow behavior during the reflooding experiment was carefully visualized along with transient temperature measurement at a point inside the heated rod. By numerically solving one-dimensional inverse heat conduction equation using the measured temperature data, time-resolved wall heat flux and temperature histories at the interface of the heated rod and coolant were obtained. Once water coolant was injected into the test section from the bottom to reflood the heated rod of >700℃, vast vapor bubbles and droplets were generated near the reflood front and dispersed flow film boiling consisted of continuous vapor flow and tiny liquid droplets appeared in the upper part. Following the dispersed flow film boiling, inverted annular/slug/churn flow film boiling regimes were sequentially observed and the wall temperature gradually decreased. When so-called minimum film boiling temperature reached, the stable vapor film between the heated rod and coolant was suddenly collapsed, resulting in the quenching transition from film boiling into nucleate boiling. The moving speed of the quench front measured in the present study showed a good agreement with prediction by a correlation in literature. The obtained results revealed that typical two-phase flow and heat transfer behaviors during the reflood phase of overheated fuel rods in light water nuclear reactors are well reproduced in the KHU facility. Thus, the verified reflood experimental facility can be used to explore the effects of other affecting parameters, such as CRUD, on the reflood heat transfer behaviors in practical nuclear reactors.
Kim, S.R.;Kwon, J.S.;Cho, J.H.;Park, S.H.;Nam, S.K.
Nuclear Engineering and Technology
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v.27
no.4
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pp.571-581
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1995
The generation, verification and validation of Emergency Procedures for Nuclear Power Plant is a difficult and complex process. Atomic Energy Control Board(AECB) requires that emergency procedure and plan be produced before obtaining the Operating License, that is, detailed plans and procedures to handle emergency situations for both on-site actions and off-site actions be developed. In this report Emergency Operating Procedures Standard for Canadian Nuclear Utilities which makes reference to U. S. practices and the current direction of emergency procedures for CAN-DU reactors are reviewed and compared based on scope(events covered), methodology (event-oriented or symptom-oriented or hybrid) and format(method of presentation) preponderantly, and an attempt is made to integrate these procedures and as a result the recommended strategy for Wolsong unit 2, 3, & 4 is presented as event-specific procedures, generic procedures(when event is not diagnosed) and whose format is combination of logic diagram and text.
International conference on construction engineering and project management
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2017.10a
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pp.8-13
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2017
Nuclear power plant (NPP) constructions are large scale projects that are executed for several years, and schedule control utilizing various schedules is a critically important factor. Recently Korea independently developed the Advanced Power Reactor (APR) 1400 and is building nuclear facilities applying this new reactor type. The construction of Shin-Kori NPP (SKN) Unit 3, which adopted the APR1400, was completed and commercial operation has begun, while, SKN 4, Shin-Hanul NPP (SHN) Units 1&2, and SKN 5&6 are currently under construction. Prior to the development of the APR1400, Korea built 24 reactors and accumulated the schedule data of various reactor types which provided the foundation for schedule reduction to be possible. However, as there is no schedule development and review system established based on the standard schedule data (standard activities, durations, etc.) by reactor type, the process for developing the schedule for new builds is low in efficiency consuming much time and manpower. Also all construction data has been accumulated based on schedule activities. But because the connectivity of activities between projects is low, it is difficult to utilize such accumulated data (causes for schedule delay, causes for design changes, etc.) in new build projects. Due to such reasons, issues continue to arise in the process of developing standard schedule activities and a standard schedule for nuclear power plant construction. In order to develop a standard schedule for NPP construction, i) the development of an NPP standard schedule activity list, ii) development of the connection logic of NPP standard schedule activities, iii) development of NPP standard schedule activity resources and duration, and iv) integration of schedule data need to be performed. In this paper, an analysis was made on the coherence of schedule activity descriptions of existing NPPs by applying the probabilistic methodology on activities with low connectivity due to the utilization of the numbering system of four APR1400 reactors (SHN 1&2 and SKN 3&4).This study also describes the method for developing a standard schedule activity list and connectivity measures by extracting same and/or similar schedule activities.
In-vessel retention through external reactor vessel cooling (IVR-ERVC) is a severe accident management (SAM) strategy that has been adopted and used in many nuclear reactors such as AP1000, APR1400, and light water reactor etc. Some reactor accidents have raised concerns about nuclear reactors among residents, leading to a decrease in residents' acceptability and many studies on SAM are being conducted. Experiments on IVR-ERVC are almost impossible due to its specificity, so fluid characteristics are analyzed through BALI experiments with similar condition. In this study, computational fluid dynamics (CFD) via Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) and large eddy simulation (LES) for BALI experiments were performed. Steady-state CFD analysis was performed on three turbulence models, and SST k-ω model was in good agreement with the experimental measurement temperature within the maximum error range of 1.9%. LES CFD analysis was performed based on the RANS analysis results and it was confirmed that the temperature and wall heat flux for depth was consistent within an error range of 1.0% with BALI experiment. The LES CFD analysis results were compared with those of the Lagrangian-based solver. LES matched the temperature distribution better than SOPHIA, but SOPHIA calculated the position of boundary between stratified layer and convective layer more accurately. On the other hand, Lagrangian-based solver predicted several small eddy behaviors of the convective layer and LES predicted large vortex behavior. The vibration characteristics near the cooling part of the BALI experimental device were confirmed through Fast Fourier Transform (FFT) investigation. It was found that the power spectral density for pressure at least 10 times higher near the side cooling than near the top cooling.
Kong, Tae Young;Kim, Siyoung;Lee, Youngju;Son, Jung Kwon;Maeng, Sung Jun
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.8
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pp.1772-1777
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2017
Korean nuclear power plants (NPPs) periodically evaluate the radioactive gaseous and liquid effluents released from power reactors to protect the public from radiation exposure. This paper provides a comprehensive overview of the release of radioactive effluents from Korean NPPs and the effects on the annual radiation doses to the public. The amounts of radioactive effluents released to the environment and the resulting radiation doses to members of the public living around NPPs were analyzed for the years 2011-2015 using the Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd's annual summary reports of the assessment of radiological impact on the environment. The results show that tritium was the primary contributor to the activity in both gaseous and liquid effluents. The averages of effective doses to the public were approximately on the order of $10^{-3}mSv$ or $10^{-2}mSv$. Therefore, even though Korean NPPs discharged some radioactive materials into the environment, all effluents were within the regulatory safety limits and the resulting doses were much less than the dose limits.
Severe accident scenarios in nuclear reactors, such as nuclear meltdown, reveal that an extremely hot molten core may fall into the nuclear reactor cavity and seriously affect the safety of the nuclear containment vessel due to the chain reaction caused by the reaction between the molten core and concrete. This paper reports on research focused on the type and amount of vapor produced during the reaction between a high-temperature molten core and concrete, as well as on the erosion rate of concrete and the heat transfer characteristics at its vicinity. This study identifies themass fraction and melting temperature as the most influential properties of concrete necessary for a safety analysis conducted in relation to the thermal interaction between the molten core and the basemat concrete. The types of concrete that are actually used in nuclear reactor cavities were investigated. The $H_2O$ content in concrete required for the computation of the relative amount of gases generated by the chemical reaction of the vapor, the quantity of $CO_2$ necessary for computing the cooling speed of the molten core, and the melting temperature of concrete are evaluated experimentally for the molten core-concrete interaction analysis.
Wareing, Alan;Abrahamsen-Mills, Liam;Fowler, Linda;Grave, Michael;Jarvis, Richard;Metcalfe, Martin;Norris, Simon;Banford, Anthony William
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.5
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pp.1010-1018
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2017
The European Treatment and Disposal of Irradiated Graphite and other Carbonaceous Waste project sought to develop best practices in the retrieval, treatment, and disposal of irradiated graphite including other irradiated carbonaceous waste such as structural material made of graphite, nongraphitized carbon bricks, and fuel coatings. Emphasis was given on legacy irradiated graphite, as this represents a significant inventory in respective national waste management programs. This paper provides an overview of the characteristics of graphite irradiated during its use, primarily as a moderator material, within nuclear reactors. It describes the potential techniques applicable to the retrieval, treatment, recycling/reuse, and disposal of these graphite wastes. Considering the lifecycle of nuclear graphite, from manufacture to final disposal, a number of waste management options have been developed. These options consider the techniques and technologies required to address each stage of the lifecycle, such as segregation, treatment, recycle, and ultimate disposal in a radioactive waste repository, providing a toolbox to aid operators and regulators to determine the most appropriate management strategy. It is noted that national waste management programs currently have, or are in the process of developing, respective approaches to irradiated graphite management. The output of the Treatment and Disposal of Irradiated Graphite and other Carbonaceous Waste project is intended to aid these considerations, rather than dictate them.
Cechet, A.;Altieri, S.;Barani, T.;Cognini, L.;Lorenzi, S.;Magni, A.;Pizzocri, D.;Luzzi, L.
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.6
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pp.1893-1908
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2021
In light of the importance of helium production in influencing the behaviour of fast reactor fuels, in this work we present a burn-up module with the objective to calculate the production of helium in both in-pile and out-of-pile conditions tracking the evolution of 23 alpha-decaying actinides. This burn-up module relies on average microscopic cross-section look-up tables generated via SERPENT high-fidelity calculations and involves the solution of the system of Bateman equations for the selected set of actinide nuclides. The results of the burn-up module are verified in terms of evolution of actinide and helium concentrations by comparing them with the high-fidelity ones from SERPENT, considering two representative test cases of (U,Pu)O2 fuel in fast reactor conditions. In addition, a code-to-code comparison is made with the independent state-of-the-art module TUBRNP (implemented in the TRANSURANUS fuel performance code) for the same test cases. The herein presented burn-up module is available in the SCIANTIX code, designed for coupling with fuel performance codes.
This study uses data from 1970 to 2016 to analyze the effect of nuclear energy use on CO2 emissions and attempts to validate the EKC hypothesis using the Fourier Autoregressive Distributive Lag model in India for the first time. Because of India's rapidly rising population, the environment is being severely strained. However, with 22 operational nuclear reactors, India boasts tremendous nuclear energy potential to cut down on CO2 emissions. The EKC is validated in India as the significant coefficients of GDP and GDP.2 The short-run estimates also suggest that most environmental externalities are corrected within a year. Given the findings, some policy recommendations abound. The negative statistically significant coefficient of nuclear energy consumption is an indication that nuclear power expansion is essential to achieving clean and sustainable growth as a policy goal. Also, policymakers should enact new environmental laws that support the expansion and responsible use of nuclear energy as it is cleaner than fossil fuels and reduces the cost and over-dependence on oil, which ultimately leads to higher economic growth in the long run. Future research should consider studying the nonlinearities in the nuclear energy-CO2 emissions nexus as the current study is examined in the linear sense.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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