The loss of Residual Heat Removal System (RHRS) event during reduced inventory operation for the Korean Standard Nuclear Power Plants (KSNPPS) is simulated by RELAP5/MOD3 and RELAP5/MOD3.1 Tn cases are considered : Base case for an intact Reactor Coolant System (RCS) with no tent and a vent case for an open system. Comparative simulations of base case are peformed by RELAP5/MOD3 and RELAP5/MOD3. 1 computer codes. The results of too simulations are generally in good qualitative and quantitative agreement. However, since the results of RELAP5/MOD3 simulation reveals the deficiency of RELAP5/MOD3 wall heat model, the RELAP5/AOD3.1 computer code is used for the simulation of the vent case. The analysis result of base case show that two steam generators are insufficient to remove decay heat at one day after shutdown, where the RCS is closed. The RCS pressure increased continuously and reached the RCS temporary boundaries design pressure of 0.24 MPa around 4,000 seconds. In the vent case with a flow capacity equivalent to three times the capacity of Pressurizer Safety Valve (PSV), it is shown that the RCS Pressure does not reach 0.24 MPa and core uncovery does not occur until 10,000 seconds. The detailed discussions on the results of this study suggest the feasibility of RELAP5/AOD3.1 as an analysis tool for the simulation of the loss of RHRS event at reduced inventory operation. The results of this study also provide insight for the determination of proper vent capacity.
Jinsoo Choi;Cho-Rong Kim;Yong-Sang Cho;Hyuk-chul Kwon;Kyu-Min Song
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.10
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pp.3543-3548
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2023
Shutdown chemistry evolution is performed in nuclear power plants at each refueling outage (RFO) to establish safe conditions to open system and minimize inventory of corrosion products in the reactor coolant system (RCS). After hydrogen peroxide is added to RCS during shutdown chemistry evolution, corrosion products are released and are removed by filters and ion exchange resins in the chemical volume control system (CVCS). Shutdown chemistry evolution including RCS clean-up time to remove released corrosion products impacts the critical path schedule during RFOs. The estimation of clean-up time prior to RFO can provide more reliable actions for RCS clean-up operations and transients to operators during shutdown chemistry. Electric Power Research Institute (EPRI) shutdown calculator (SDC) enables to provide clean-up time by Co-58 peak activity through operational data from nuclear power plants (NPPs). In this study, we have investigated the results of EPRI SDC by shutdown chemistry data of Co-58 activity using NPP data from previous cycles and modeled the estimated clean-up time by EPRI SDC using average Co-58 activity of the NPP. We selected two RFO data from the NPP to evaluate EPRI SDC results using the purification time to reach to 1.3 mCi/cc of Co-58 after hydrogen peroxide addition. Comparing two RFO data, the similar purification time between actual and computed data by EPRI SDC, 0.92 and 1.74 h respectively, was observed with the deviation of 3.7-7.2%. As the modeling the estimated clean-up time, we calculated average Co-58 peak concentration for normal cycles after cycle 10 and applied two-sigma (2σ, 95.4%) for predicted Co-58 peak concentration as upper and lower values compared to the average data. For the verification of modeling, shutdown chemistry data for RFO 17 was used. Predicted RCS clean-up time with lower and upper values was between 21.05 and 27.58 h, and clean-up time for RFO 17 was 24.75 h, within the predicted time band. Therefore, our calculated modeling band was validated. This approach can be identified that the advantage of the modeling for clean-up time with SDC is that the primary prediction of shutdown chemistry plans can be performed more reliably during shutdown chemistry. This research can contribute to improving the efficiency and safety of shutdown chemistry evolution in nuclear power plants.
It is known that loose parts in the reactor coolant system (RCS) cause serious damage to the systems. This paper is concerned with estimating the mass of a loose part in the steam generator of a nuclear power plant. We developed the mass estimation algorithm based on the Hertz theory in order to estimate the mass of the loose parts and applied the algorithm to the impact test data of YGN3. The mass estimation values were compared with real values in order to verify the algorithm. The result showed that the average error of the mass estimation value is less than 27%.
This paper presents a new approach for assessing the dynamic reliability in a complex system such as a nuclear power plant. The method is applied to a dynamic analysis of the potential accident sequences which may occur during mid-loop operation. Mid-loop operation is defined as an operation to make RCS water level below the top of the flow area of the hot legs at the junction with the reactor vessel for repairs and maintenance of steam generators and reactor coolant pumps for a specific time. The Idea behind this approach consists of both the use of the concept of the performance achievement/requirement correlation and of a dynamic event tree generation method. The assessment of the system reliability depends on the determination of both the required performance distribution and the achieved performance distribution. The quantified correlation between requirement and achievement represents a comparison between two competing variables. It is demonstrated that this method is easily applicable and flexible in that it can be applied to any kind of dynamic reliability problem.
A numerical study has been peformed to investigate the flow and mixing characteristics of a chemical injection tank in the chemical and volume control system (CVCS) of Yonggwang 5&6 (YGN 5&6). This study was undertaken to provide a basis for modification of the previous design (YGN 3&4) which gave a lot of difficulties in installation and operation of the chemical injection system during the start-up test because it needs a special reciprocating pump with a high actual head. For the tank of length-to-diameter ratios (L/D) of 1,2 and 3, each with and without a baffle inside, calculation results were obtained by solving the unsteady laminar two-dimensional elliptic forms of governing equations for the mass, momentum and species concentration. Finite-difference method was used to obtain discretized equations, and the SIMPLER solution algorithm, which was developed based on the staggered grid control volume, was employed for the calculation procedure. Results showed that the baffle is very effective in enhancing the mixing in the tank and that a baffle should be installed near the tank entrance in order to 110 chemicals into the reactor coolant system (RCS) within the operating time required.
As the result of the rapid development of IT technology, an on-line diagnostic system using the field bus communication network coupled with a smart sensor module will be widely used at the nuclear power plant in the near future. The smart sensor system is very useful for the prompt understanding of abnormal state of the key equipments installed in the nuclear power plant. In this paper, it is assumed that a smart sensor system based on the fieldbus communication network for the surveillance and diagnostics of safety-critical equipments will be installed in the harsh-environment of the nuclear power plant. It means that the key components of fieldbus communication system including microprocessor, FPGA, and ASIC devices, are to be installed in the RPV (reactor pressure vessel) and the RCS (reactor coolant system) area, which is the area of a high dose-rate gamma irradiation fields. Gamma radiation constraints for the DBA (design basis accident) qualification of the RTD sensor installed in the harsh environment of nuclear power plant, are typically on the order of 4 kGy/h. In order to use a field bus communication network as an ad-hoc diagnostics sensor network in the vicinity of the RCS pump area of the nuclear power plant, the robust survivability of IT-based micro-electronic components in such intense gamma-radiation fields therefore should be verified. An intelligent CCD camera system, which are composed of advanced micro-electronics devices based on IT technology, have been gamma irradiated at the dose rate of about 4.2kGy/h during an hour UP to a total dose of 4kGy. The degradation performance of the gamma irradiated CCD camera system is explained.
CSPACE (Core meltdown, Safety and Performance Analysis CodE for nuclear power plants) for a simulation of severe accident progression in a Pressurized Water Reactor (PWR) is developed by coupling of verified system thermal hydraulic code of SPACE (Safety and Performance Analysis CodE for nuclear power plants) and core damage progression code of COMPASS (Core Meltdown Progression Accident Simulation Software). SPACE is responsible for the description of fluid state in nuclear system nodes, while COMPASS is responsible for the prediction of thermal and mechanical responses of core fuels and reactor vessel heat structures. New heat transfer models to each phase of the fluid, flow blockage, corium behavior in the lower head are added to COMPASS. Then, an interface module for the data transfer between two codes was developed to enable coupling. An implicit coupling scheme of wall heat transfer was applied to prevent fluid temperature oscillation. To validate the performance of newly developed code CSPACE, we analyzed typical severe accident scenarios for OPR1000 (Optimized Power Reactor 1000), which were initiated from large break loss of coolant accident, small break loss of coolant accident, and station black out accident. The results including thermal hydraulic behavior of RCS, core damage progression, hydrogen generation, corium behavior in the lower head, reactor vessel failure were reasonable and consistent. We demonstrate that CSPACE provides a good platform for the prediction of severe accident progression by detailed review of analysis results and a qualitative comparison with the results of previous MELCOR analysis.
Lee, Sung Myung;Eo, Min Hun;Kim, Seung Hyun;Jang, Kye Hwan
Journal of the Korean Society of Safety
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v.30
no.3
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pp.107-113
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2015
The goal of this paper is to investigate structural integrity factors of RMI(reflective metal insulation) to confirm the design requirements in nuclear power plant. Currently, a glass wool insulation is using now, but it will gradually be replaced with the reflective metal insulation maded by stainless steel plates. The main function of an insulation is to minimize a heat loss of vessel and pipes in RCS(reactor coolant system). It has to maintain structural a integrity in nuclear power plant life duration. In this study, the structural integrity analysis was carried out both multi-plate and outer shell plate by using a static analysis and experimental test. First, inner multi-plate has a self support structure for being air space. Because the effect of total static weight in multi-layer plate is low, a plate collapse possibility is not high. Considering optimum thin plate pressing process, it has to pre-check the basic physical properties. Second, the outer segment thickness and stiffener shape are verified by the numerical static analysis, and sample test for both type of panel and cylindrical pipe model.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1996.11a
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pp.191-196
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1996
The potential value of the Application Specific Integrated Circuits(ASIC's) in safety systems of Nuclear Power Plants(NPP's) is being increasingly recognized because they are essentially hardwired circuitry on a chip, the reliability of the system can be proved more easily than that of software based systems which is difficult in point of software V&V(Verification and Validation). There are two types of ASIC, one is a full customized type, the other is a half customized type. PLD(Programmable Logic Device) used in this paper is a half customized ASIC which is a device consisting of blocks of logic connected with programmable interconnections that are customized in the package by end users. This paper describes the RPS(Reactor Protection System) composed of ASICs which provides emergency shutdown of the reactor to protect the core and the pressure boundary of RCS(Reactor Coolant System) in NPP's. The RPS is largely composed of five logic blocks, each of them was implemented in one PLD, as the followings. A). Bistable Logic B). Matrix Logic C).Initiation Logic D). MMI(Man Machine Interface) Logic E). Test Logic.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1996.05b
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pp.622-627
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1996
Detailed analysis of Feedwater Line Break (FLB) event for the fuel failure point of view are lack because the event was characterized as the increase in reactor coolant system (RCS) pressure. Up to now, the potential of the rapid system heatup case has been emphasized and comprehensively studied. The cooldown effects of FLB event is considered to be bounded by the Steam Line Break (SLB) event since the cooldown effect of SLB event is larger than that of the FLB event. This analysis provides a new possible path which can cause the fuel failure. The new path means that the fuel failure can occur under the heatup scenario because the Pressurizer Safety Valves (PSVs) open before the reactor trips. The 1000 MWe typical C-E plant FLB event assuming Loss of Offsite Power (LOOP) at the turbine trip has been analyzed as an example and the results show less than 1% of the fuel failure. The result is well within the acceptance criteria. In addition to that, a study was accomplished to prevent the fuel failure for the heatup scenario case as an example. It is found that giving the proper pressure gap between High Pressurizer Pressure Trip (HPPT) analysis setpoint and the minimum PSV opening pressure could prevent the fuel failure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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