Passive radiative cooling is a promising technology for cooling objects without energy input. Passive radiative cooling works by radiating heat from the surface, which then passes through the atmosphere and into space. Achieving efficient passive radiative cooling is mainly accomplished by using materials with high emissivity in the atmospheric window (8-13 ㎛). Research has shown that polymers tend to exhibit high emissivity in this spectral range. In addition to elastomers, other materials with potential for passive radiative cooling include metal oxides, carbon-based materials, and polymers. The structure of a passive radiative cooling device can affect its cooling performance. For example, a device with a large surface area will have a greater amount of surface area exposed to the sky, which increases the amount of thermal radiation emitted. Passive radiative cooling has a wide range of potential applications, including building cooling, electronics cooling, healthcare, and transportation. Current research has focused on improving the efficiency of passive radiative cooling materials and devices. With further development, passive radiative cooling can significantly affect a wide range of sectors.
The purpose of this study is to analyze the state-of-the-art housing cases with passive cooling technologies and to explore the feasibilities for their applications in domestic housing design. Nineteen Leadership in Energy and Environmental Design housing cases from 2002 to 2007 were selected and analyzed their used passive cooling technologies. Besides traditional passive cooling technologies such as site planning according to the sun direction, the use of thermal mass, insulation, shading, below-ground spaces and ventilation, the relatively new technology trends were detected as followings; the use of high performance envelope, operable windows, and geo-thermal energy as the cooling source of heat pumps, increased areas of photovoltaic cells, and the education of the owner and tenants about the adopted passive cooling technologies in a building. Especially, the education may have not been focused in the domestic design despite of its effectiveness on the appropriate operations of passive cooling technologies. The results of this study show their positive adaptations would be beneficial to domestic housing design to reduce energy costs and have cooler housing environments in summer.
In this study the purpose is development of passive cooling system for telecommunication cabinet used by latent heat material. This cooling system is not required for electronic power. It was tested for the performance of the telecommunication combined latent heat material with $48^{\circ}C$ of phase changed temperature and heat pipe. At $45^{\circ}C$ of outside temperature, when heater power was 1,000 W and 1,500 W, the inside temperature of the cabinet was $55^{\circ}C$ and $62^{\circ}C$. This system was showed better performance than the other systems.
We conducted thermal analyses and cooling tests of the space observation camera (SOC) of the multi-purpose infrared imaging system (MIRIS) to verify passive cooling. The thermal analyses were conducted with NX 7.0 TMG for two cases of attitude of the MIRIS: for the worst hot case and normal case. Through the thermal analyses of the flight model, it was found that even in the worst case the telescope could be cooled to less than $206^{\circ}K$. This is similar to the results of the passive cooling test (${\sim}200.2^{\circ}K$). For the normal attitude case of the analysis, on the other hand, the SOC telescope was cooled to about $160^{\circ}K$ in 10 days. Based on the results of these analyses and the test, it was determined that the telescope of the MIRIS SOC could be successfully cooled to below $200^{\circ}K$ with passive cooling. The SOC is, therefore, expected to have optimal performance under cooled conditions in orbit.
Park, Choyeon;Park, Chanil;Choi, Jae-Hak;Yoo, Youngjae
Elastomers and Composites
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v.57
no.2
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pp.62-72
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2022
Passive daytime radiative cooling (PDRC) is attracting increasing attention as an eco-friendly technology that can save cooling energy by not requiring an external power supply. An ideal PDRC structure should improve solar reflectance and emissivity within the atmospheric spectral window. Early designs of photonic crystal materials demonstrated the benefits of PDRC. Since then, functional arrangements of polymer-based radiative cooling materials have played an important role and are rapidly expanding. This review summarizes the known inorganic, organic, and hybrid materials for PDRC. The review also provides a complete understanding of PDRC and highlights its practical applications.
Wooseong Park;Yong Hwan Yoo;Kyung Jun Kang;Yong Hoon Jeong
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.12
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pp.4335-4349
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2023
Nuclear marine propulsion has been emerging as a next generation carbon-free power source, for which proper passive residual heat removal systems (PRHRSs) are needed for long-term safety. In particular, the characteristics of unlimited operation time and compact design are crucial in maritime applications due to the difficulties of safety aids and limited space. Accordingly, a compact and long-term-operable PRHRS has been proposed with the key design concept of using both air cooling and seawater cooling in tandem. To confirm its feasibility, this study conducted system design and a transient analysis in an accident scenario. Design results indicate that seawater cooling can considerably reduce the overall system size, and thus the compact and long-term-operable PRHRS can be realized. Regarding the transient analysis, the Multi-dimensional Analysis of Reactor Safety (MARS-KS) code was used to analyze the system behavior under a station blackout condition. Results show that the proposed design can satisfy the design requirements with a sufficient margin: the coolant temperature reached the safe shutdown condition within 36 h, and the maximum cooling rate did not exceed 40 ℃/h. Lastly, it was assessed that both air cooling and seawater cooling are necessary for achieving long-term operation and compact design.
Kim, Do Yun;NO, Hee Cheon;Yoon, Ho Joon;Lim, Sang Gyu
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.1
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pp.60-72
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2019
The air-cooled passive decay heat removal system (APDHR) was proposed to provide the ultimate heat sink for non-LOCA accidents. The APDHR is a modified one of Passive Auxiliary Feed-water system (PAFS) installed in APR+. The PAFS has a heat exchanger in the Passive Condensate Cooling Tank (PCCT) and can remove decay heat for 8 h. After that, the heat transfer rate through the PAFS drastically decreases because the heat transfer condition changes from water to air. The APDHR with a vertical heat exchanger in PCCT will be able to remove the decay heat by air if it has sufficient natural convection in PCCT. We conducted the thermal-hydraulic simulation by the MARS code to investigate the behavior of the APR + selected as a reference plant for the simulation. The simulation contains two phases based on water depletion: the early phase and the late phase. In the early phase, the volume of water in PCCT was determined to avoid the water depletion in three days after shutdown. In the late phase, when the number of the HXs is greater than 4089 per PCCT, the MARS simulation confirmed the long-term cooling by air is possible under extended Station Blackout (SBO).
Many advanced reactor designs rely on passive systems to fulfill safety functions during accident sequences. These systems depend heavily on boundary conditions to induce a motive force, meaning the system can fail to operate as intended because of deviations in boundary conditions, rather than as the result of physical failures. Furthermore, passive systems may operate in intermediate or degraded modes. These factors make passive system operation difficult to characterize within a traditional probabilistic framework that only recognizes discrete operating modes and does not allow for the explicit consideration of time-dependent boundary conditions. Argonne National Laboratory has been examining various methodologies for assessing passive system reliability within a probabilistic risk assessment for a station blackout event at an advanced small modular reactor. This paper provides an overview of a passive system reliability demonstration analysis for an external event. Considering an earthquake with the possibility of site flooding, the analysis focuses on the behavior of the passive Reactor Cavity Cooling System following potential physical damage and system flooding. The assessment approach seeks to combine mechanistic and simulation-based methods to leverage the benefits of the simulation-based approach without the need to substantially deviate from conventional probabilistic risk assessment techniques. Although this study is presented as only an example analysis, the results appear to demonstrate a high level of reliability of the Reactor Cavity Cooling System (and the reactor system in general) for the postulated transient event.
Na, Min Wook;Shin, Doyoung;Park, Jae Hyung;Lee, Jeong Ik;Kim, Sung Joong
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.5
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pp.964-974
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2020
The small modular reactors (SMRs) of the integrated pressurized water reactor (IPWR) type have been widely developed owing to their enhanced safety features. The SMR-IPWR adopts passive residual heat removal system (PRHRS) to extract residual heat from the core. Because the PRHRS removes the residual heat using the latent heat of the water stored in the emergency cooldown tank, the PRHRS gradually loses its cooling capacity after the stored water is depleted. A quick restoration of the power supply is expected infeasible under station blackout accident condition, so an advanced PRHRS is needed to ensure an extended grace period. In this study, an advanced design is proposed to indirectly incorporate a dry air cooling tower to the PRHRS through an intermediate loop called indefinite PRHRS. The feasibility of the indefinite PRHRS was assessed through a long-term transient simulation using the MARS-KS code. The indefinite PRHRS is expected to remove the residual heat without depleting the stored water. The effect of the environmental temperature on the indefinite PRHRS was confirmed by parametric analysis using comparative simulations with different environmental temperatures.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1995.10a
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pp.358-363
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1995
A study on passive cooling systems for concrete containment of advanced pressurized water reactors has been performed. The proposed passive containment cooling system (PCCS) consist of (1) condenser units located inside containment, (2) a steam condensing pool outside containment at higher elevation, and (3) downcommer/riser piping systems which provide coolant flow paths. During an accident causing high containment pressure and temperature, the steam/air mixture in containment is condensed on the outer surface of condenser tubes transferring the heat to coolant flowing inside tubes. The coolant transfers the heat to the steam condensing pool via natural circulation due to density difference. This PCCS has the following characteristic: (1) applicable to concrete containment system, (2) no limitation in plant capacity expansion, (3) efficient steam condensing mechanism (dropwise or film condensation at the surface of condenser tube), and (4) utilization of a fully passive mechanism. A preliminary conceptual design work has been done based on steady-state assumptions to determine important design parameter including the elevation of components and required heat transfer area of the condenser tube. Assuming a decay power level of 2%, the required heat transfer area for 1,000MWe plant is assessed to be about 2,000 ㎡ (equivalent to 1,600 of 10 m-long, 4-cm-OD tubes) with the relative elevation difference of 38 m between the condenser and steam condensing pool and the riser diameter of 0.62 m.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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