Xian-Wen Li;Xing-Kang Su;Long Gu;Xiang-Yang Wang;Da-Jun Fan
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.5
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pp.1802-1813
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2023
Conjugate heat transfer between liquid metal and solid is a common phenomenon in a liquid-metal-cooled fast reactor's fuel assembly and heat exchanger, dramatically affecting the reactor's safety and economy. Therefore, comprehensively studying the sophisticated conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor is profound. However, it has been evidenced that the traditional Simple Gradient Diffusion Hypothesis (SGDH), assuming a constant turbulent Prandtl number (Prt,, usually 0.85 - 1.0), is inappropriate in the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of liquid metal. In recent decades, numerous studies have been performed on the four-equation model, which is expected to improve the precision of liquid metal's CFD simulations but has not been introduced into the conjugate heat transfer calculation between liquid metal and solid. Consequently, a four-equation model, consisting of the Abe k - ε turbulence model and the Manservisi k𝜃 - ε𝜃 heat transfer model, is applied to study the conjugate heat transfer concerning liquid metal in the present work. To verify the numerical validity of the four-equation model used in the conjugate heat transfer simulations, we reproduce Johnson's experiments of the liquid lead-bismuth-cooled turbulent pipe flow using the four-equation model and the traditional SGDH model. The simulation results obtained with different models are compared with the available experimental data, revealing that the relative errors of the local Nusselt number and mean heat transfer coefficient obtained with the four-equation model are considerably reduced compared with the SGDH model. Then, the thermal-hydraulic characteristics of liquid metal turbulent pipe flow obtained with the four-equation model are analyzed. Moreover, the impact of the turbulence model used in the four-equation model on overall simulation performance is investigated. At last, the effectiveness of the four-equation model in the CFD simulations of liquid sodium conjugate heat transfer is assessed. This paper mainly proves that it is feasible to use the four-equation model in the study of liquid metal conjugate heat transfer and provides a reference for the research of conjugate heat transfer in a liquid-metal-cooled fast reactor.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.1
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pp.63-69
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2023
'Carbon-neutrality Assessment based on Technology Application Scenario (CATAS)' provides an analysis of greenhouse gas (GHG) reduction effectiveness when applying carbon-neutrality technology to areas such as energy conversion, transportation, and buildings at certain spatial levels. As for the development scope of the model, GHG emission sources were analyzed for direct GHG emissions, and the boundary between direct and indirect emissions are set according to the spatial scope. The technical scope included nine technologies and forest sinks in the transition sector that occupies the largest portion of GHG emissions in the 2050 carbon neutral scenario. The carbon neutrality rate evaluation methodology consists of four steps: ① analysis of GHG emissions, ② prediction of energy production according to technology introduction, ③ calculation of GHG reduction, and ④ calculation of carbon neutrality rate. After the web-based CATAS-BASIC was developed, an analysis was conducted by applying the new and renewable energy distribution goals presented in the 「2050 Greenhouse Gas Reduction Promotion Plan」 of the Seoul Metropolitan Government. As a result of applying solar power, hydrogen fuel cell, and hydrothermal, the introduction of technology reduced 0.43 million tCO2eq of 1.49 million tCO2eq, which is the amount of emissions from the conversion sector in Seoul, and the carbon neutrality rate in the conversion sector was analyzed to be 28.94 %.
Energy consumption is increased by rapid industrialization. As a result, climate change is accelerating due to the increase in CO2 concentration in the atmosphere. Therefore, a shift in the energy paradigm is required. Hydrogen is in the spotlight as a part of that. Currently 95% of hydrogen is fossil fuel-based reforming hydrogen which is accompanied by CO2 emissions. This is called gray hydrogen, if the CO2 is captured and emission of CO2 is reduced, it can be converted into blue hydrogen. There are 3 technologies to capture CO2: absorption, adsorption and membrane technology. In order to select CO2 capture technology, the analysis of the exhaust gas should be carried out. The concentration of CO2 in the flue gas from the hydrogen production process is higher than 20%if water is removed as well as the emission scale is classified as small and medium. So, the application of the membrane technology is more advantageous than the absorption. In addition, if LNG cold energy can be used for low temperature CO2 capture system, the CO2/N2 selectivity of the membrane is higher than room temperature CO2 capture and enabling an efficient CO2 capture process. In this study, we will analyze the flue gas from hydrogen production process and discuss suitable CO2 capture technology for it.
This study was conducted to evaluate the potential of rape stalk (RAS) as a raw material for the production of solid bio-fuels. RAS was immersed in an aqueous solution with acetic acid concentration of 1 percent, The content of reducing sugars separated from the RAS was analyzed. Glucose showed the highest content followed by xylose, galactose, arabinose and mannose. The immersed and non-immersed RAS were used for producing pellets with a pilot-scaled flat-die pellet mill. Bulk density and calorific values of the pellets improved with the use of the immersed RAS and the addition of wood particles. The values exceeded the minimum requirements for the A-grade of non-woody pellets (≧600 kg/m3 & ≧ 14.5 MJ/kg) designated by the ISO. Ash content of the pellets reduced with the immersion of RAS and the value satisfied the A-grade level (≦6.0%) of the ISO standard. The durability of the immersed RAS-based pellets was much higher than that of non-immersed IRS-based pellets, and the values were increased with the addition of wood particles. However, the durability did not meet the acceptance level for the B-grade of non-woody pellets (≧96.0%) designated by the ISO. These results suggested that the addition of binders in the production of non-woody pellets using an RAS immersed in acetic acid-based aqueous solution is required for the commercialization of the pellets.
In order to substract the time and cost of propagation for inducing the haploid plants per each species. 500 anthers of late uninucleate microspore on early binucleate microspore stage of Robinia pseudoacacia (Fuel tree) Punius granatum (Ornamental tree). Aleurites fordii (Faty tree) and Styrax japonica (Silvicultural tree) were cultured on the modified Murashige and Skoog's medium supplemented with Kinetin, 2.4-D and NAA as growth regulators. And I observed the samples of cultured anthers under the microscope which were made by Microtoming method and Paraffin method. The results were summarized as follows: 1) Among 500 cultured anthers per each species, anther numbers inducing the diploid callus were as follow: Styrax japonica 20 (4% for the species total); Aleurites fordii 10 (2% for the species, total) and Punica granatum 45 (9% for the species total) were showed. 2) 2n Callus were induced from anther wall. but haploid callus were induced from anther locule. 3) Haploid callus were induced only in 25 anthers (5% for the species total) of Robinia pseudoacacia. 4) These haploid callus were not originated from body cell of anther wall tissue, but from reduced microspores, 5) Since already reported many herbaceous haploid plants were induced from the callus which were originated from reduced microspores, I conclude that the anther of woody plant which induced the haploid callus also will be cultured haploid plant.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.16
no.1
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pp.9-16
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2013
An experiment was conducted to evaluate the biochemical adverse effect of increased carbon dioxide in seawater on marine polychaete, Perinereis aibuhitensis. We measured the available energy reserves, Ea (total carbohydrate, protein, and lipid content) and the energy consumption, Ec (electron transport activity) of Perinereis aibuhitensis exposed for 7-d to a range of $CO_2$ concentration such as 0.39 (control =390 ppmv), 3.03 (=3,030 ppmv), 10.3 (=10,300 ppmv), and 30.1 (=30,100 ppmv) $CO_2$ mM, respectively. The cellular energy allocation (CEA) methodology was used to assess the adverse effects of toxic stress on the energy budget of the test organisms. The results of a decrease in CEA effect of increased carbon dioxide in seawater from all individual in Ea and Ec. Increase of carbon dioxide reduced pH in seawater, significantly. The chemical changes in sea- water caused by increasing $pCO_2$ might cause stresses to test organisms and changes in the cellular energy allocations. Results of this study can be used to understand the possible influence of $CO_2$ concentration increased by the leakage from sub-sea bed storage sites as well as fossil fuel combustion on marine organisms.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.3
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pp.157-164
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2016
In this study, researchers performed preliminary design and numerical analysis for a pilot-scale helium heating system intended to support full-scale construction for a sulfur-iodine (SI) cycle. The helium heat exchanger used a liquefied petroleum gas (LPG) combustor. Exhaust gas velocity at the heat exchanger outlet was approximately 40 m/s based on computational thermal and flow analysis. The maximum gas temperature was reached with six baffles in the design; lower gas temperatures were observed with four baffles. The amount of heat transfer was also higher with six baffles. Installation of additional baffles may reduce fuel costs because of the reduced LPG exhausted to the heat exchanger. However, additional baffles may also increase the pressure difference between the exchanger's inlet and outlet. Therefore, it is important to find the optimum number of baffles. Structural analysis, followed by thermal and flow analysis, indicated a 3.86 mm thermal expansion at the middle of the shell and tube type heat exchanger when both ends were supported. Structural analysis conditions included a helium flow rate of 3.729 mol/s and a helium outlet temperature of $910^{\circ}C$. An exhaust gas temperature of $1300^{\circ}C$ and an exhaust gas rate of 52 g/s were confirmed to achieve the helium outlet temperature of $910^{\circ}C$ with an exchanger inlet temperature of $135^{\circ}C$ in an LPG-fueled helium heating system.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.10
no.3
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pp.189-197
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2012
Geochemical composition of fracture filling minerals and groundwater was investigated to characterize geochemical characteristics of groundwater system at the KURT site. Minerals such as calcite, illite, laumontite, chlorite, epidote, montmorillonite, and kaolinite, as well as I/S mixed layer minerals were detected in the minerals extracted from the fracture surfaces of the core samples. The groundwater from the DB-1, YS-1 and YS-4 boreholes showed alkaline conditions with pH of higher than 8. The electrical conductivity (EC) values of the groundwater samples were around $200{\mu}S/cm$, except for the YS-1 borehole. Dissolved oxygen was almost zero in the DB-1 borehole indicating highly reduced conditions. The Cl- concentration was estimated around 5 mg/L and showed homogeneous distribution along depths at the KURT site. It might indicate the mixing between shallow groundwater and deep groundwater. The shallow groundwater from boreholes showed $Ca-HCO_3$ type, whereas deep groundwater below 300 m from the surface indicated $Na-HCO_3$ type. The isotopic values observed in the groundwater ranged from -10.4 to -8.2‰ for ${\delta}^{18}O$ and from -71.3 to -55.0‰for ${\delta}D$. In addition, the isotope-depleted water contained higher fluoride concentration. The oxygen and hydrogen isotopic values of deep groundwater were more depleted compared to the shallow groundwater. The results from age dating analysis using $^{14}C$ indicated relatively younger (2000~6000yr old) groundwater compared to other european granitic groundwaters such as Stripa (Sweden).
Jo, WooJin;Jeong, SooHwa;Park, SungJin;Choi, YoungTai;Lee, DongHyun
Korean Chemical Engineering Research
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v.53
no.6
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pp.783-791
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2015
A fluidized-bed reactor with an inside diameter of 0.1 m and a height of 1.2 m was used to study the effect of steam and catalyst additions to air-blown biomass gasification on the production of producer gas. The equipment consisted of a fluidized bed reactor, a fuel supply system, a cyclone, a condenser, two receivers, steam generator and gas analyzer. Silica sand with a mean particle diameter of $380{\mu}m$ was used as a bed material and calcined dolomite ($356{\mu}m$), which is effective in tar reduction and producer gas purification, was used as the catalyst. Both of Korea wood pellet (KWP) and a pellet form of EFB (empty fruit bunch) which is the byproduct of Southeast Asia palm oil extraction were examined as biomass feeds. In all the experiments, the feeding rates were 50 g/min for EFB and 38 g/min for KWP, respectively at the reaction temperature of $800^{\circ}C$ and an ER (equivalence ratio) of 0.25. The mixing ratio (0~100 wt%) of catalyst was applied to the bed material. Air or an air-steam mixture was used as the injection gas. The SBR (steam to biomass ratio) was 0.3. The composition, tar content, and lower heating value of the generated producer gas were measured. The addition of calcined dolomite decreased tar content in the producer gas with maximum reduction of 67.3 wt%. The addition of calcined dolomite in the air gasification reduced lower heating value of the producer gas. However The addition of calcined dolomite in the air-steam gasification slightly increased its lower heating value.
Moon, Jong Pil;Park, Seok Ho;Kim, Jin Gu;Lee, Jae Han;Kang, Youn Koo;Lim, Mi Young;Kim, Hye Min
Journal of Bio-Environment Control
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v.29
no.4
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pp.428-439
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2020
This study was carried out to investigate the effect of PO film on the increase of crop yield and energy saving through PO and PE film greenhouse application and comparison test. As a experimental greenhouse, two single span greenhouses (1-1 W) and two double span greenhouses (1-2 W) were used. During winter season, PO film (0.15 mm outer layer, 0.10mm inner layer) was used as a covering material of greenhouse in double layers for double-span (B15) and single-span(B21), and PE film used for double-span (B15), and single-span (B23) as a control. The experimental vegetable was tomato(Solanum lycopersicum L.) cultivated in soil and the cultivar of that was 'Happiness'. That was cultivated from December 3, 2019 to April 30, 2020. The temperature at night inside the greenhouse was maintained at 15℃, and the side and roof windows were opened to maintain 23 ~ 24℃ during the day. As a result, this study showed that the yield in single-span greenhouse(B21) covered with a PO film increased 20% and that in double-span greenhouse (B16) increased by 9% compared to the greenhouse covered with a PE film (B23, B15). Fuel consumption of the single-span greenhouse (B21) with the cover of PO film was reduced by 12.4% and that of double-span greenhouse was done by 11.5% compared to that of the PE film greenhouse (B23, B15) without any difference between them in growing state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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