The paper presents the main results of computational and experimental optimization of the automatic power control system (AC) of the IBR-2M pulsed reactor in the presence of a high level of oscillatory instability. Optimization of the parameters of the AC made it possible to significantly reduce the influence of random and deterministic oscillations of reactivity on the noise of the pulse energy, as well as to sharply reduce the manifestation of the oscillatory instability of the reactor. As a result, the safety and reliability of operation of the reactor has increased substantially.
The paper presents the results of a study of radioactive noble gases and from decay products in the atmosphere of the reactor hall of the research nuclear reactor IVV-2M. The distribution of short-lived 88Rb and 138Cs activity by sizes of aerosol particles was measured in the range of 0.5-1000 nm. It is shown that radioactive aerosols are characterized by three main modes with AMTD 2-3 nm, 7-15 nm and 400 nm. About 70% of aerosol activity is due to 88Rb. The equilibrium factor between 88Kr and 88Rb is 0.2 ± 0.1. The total concentration of aerosols particles was measured using an aerosol diffusion spectrometer. The value of unattached fraction of radioactive aerosols in the atmosphere of reactor hall IVV2M was f = 0.15-0.25 at the average total aerosol particles concentration from 20,000 cm3 to 53,000 cm3.
To improve safety analysis technology for a nuclear reactor containment considering an interaction between a reactor coolant system (RCS) and containment, this study aims at an experimental investigation on the integrated simulation of the RCS and containment, with an integral effect test facility, ATLAS-CUBE. For a realistic simulation of a pressure and temperature (P/T) transient, the containment simulation vessel was designed to preserve a volumetric scale equivalently to the RCS volume scale of ATLAS. Three test cases for a steam line break (SLB) transient were conducted with variation of the initial condition of the passive heat sink or the steam flow direction. The test results indicated a stratified behavior of the steam-gas mixture in the containment following a high-temperature steam injection in prior to the spray injection. The test case with a reduced heat transfer on the passive heat sink showed a faster increase of the P/T inside the containment. The effect of the steam flow direction was also investigated with respect to a multi-dimensional distribution of the local heat transfer on the passive heat sink. The integral effect test data obtained in this study will contribute to validating the evaluation methodology for mass and energy (M/E) and P/T transient of the containment.
Seunghyoung Ryu;Byoungil Jeon ;Hogeon Seo ;Minwoo Lee;Jin-Won Shin;Yonggyun Yu
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.2
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pp.475-483
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2023
The high-flux advanced neutron application reactor (HANARO) is a multi-purpose research reactor at the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI). HANARO has been used in scientific and industrial research and developments. Therefore, stable operation is necessary for national science and industrial prospects. This study proposed an anomaly detection system based on deep learning, that supports the stable operation of HANARO. The proposed system collects multiple sensor data, displays system information, analyzes status, and performs anomaly detection using deep autoencoder. The system comprises communication, visualization, and anomaly-detection modules, and the prototype system is implemented on site in 2021. Finally, an analysis of the historical data and synthetic anomalies was conducted to verify the overall system; simulation results based on the historical data show that 12 cases out of 19 abnormal events can be detected in advance or on time by the deep learning AD model.
An experiment has been performed using a facility, which simulates the safety depressurization system (SDS) and in-containment refueling water storage tank (IRWST) of APR1400, an advanced PWR being developed in Korea, to investigate the dynamic load resulting from the blowdown of steam from a steam generator through a sparser. The influence of the key parameters, such as air mass, steam pressure, submergence, valve opening time, and pool temperature, on frequency and peak toads was investigated. The blowdown phenomenon was analyzed to find out the real cause of the initiation of bubble oscillation and discrepancy in frequencies between the experiment and calculation by conventional equation for bubble oscillation. The cause of significant damping was discussed and is presumed to be the highly tortuous flow path around bubble. The Rayleigh-Plesset equation, which is modified by introducing method of image, reasonably reproduces the bubble oscillation in a confined tank. Right after the completion of air discharge the steam discharge immediately follows and it condenses abruptly to provide low-pressure pocket. It may contribute to the negative maximum being greater than positive maximum. The subsequently discharging steam does not play as at the driving force anymore.
Kim, Byoung-Chul;Chang, Kee-Ok;Choi, Sun-Pil;Lee, Sam-Lai
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.17
no.1
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pp.31-40
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1997
원자로 압력용기 재료의 중성자 조사 취화 문제는 원자력발전소의 안전성 및 수명 관리에 가장 중대 한 영향을 미친다. 재료의 조사 취화를 평가하기 위하여 수행하고 있는 충격 및 인장시험 같은 파괴적 시험 결과는 석출물 크기나 분포, 전위 밀도 등, 재료 자체의 조직학적 특성에 좌우되므로 한정된 시편을 이용한 평가에는 많은 불확실성이 존재하게 된다. 따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 비파괴기술을 이용한 조사 취화 평가에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 현재 원자로 압력용기 재료의 조사 취화에 따른 미세 조직 변화를 분석하기 위하여 응용되고 있는 비파괴기술로는 전기, 자기, 전자기, 초음파 및 경도측정법 등이 있으나 비파괴피험 결과와 미세조직의 변화, 기계적 성질 및 취화 정도 등과의 상관 관계를 정립해야만 기존 파괴적 시험의 대체가 가능하게 된다. 따라서 현재까지 수행되고 있는 여러 비파괴기술을 이용한 조사 취화 평가 연구결과를 비교 분석하여 보다 실현 가능성 있는 비파괴기술을 검토하였다.
This article presents clean core criticality calculations and control rod worth calculations for TRIGA (Training, Research, Isotope production-General Atomics) Mark II research reactor benchmark cores using Winfrith Improved Multi-group Scheme-D/4 (WIMS-D/4) and Program for Reactor In-core Analysis using Diffusion Equation (PRIDE) codes. Cores 133 and 134 were analyzed in 2-D (r, ${\theta}$) and 3-D (r, ${\theta}$, z), using WIMS-D/4 and PRIDE codes. Moreover, the influence of cross-section data was also studied using various libraries based on Evaluated Nuclear Data File (ENDF/B-VI.8 and VII.0), Joint Evaluated Fission and Fusion File (JEFF-3.1), Japanese Evaluated Nuclear Data Library (JENDL-3.2), and Joint Evaluated File (JEF-2.2) nuclear data. The simulation results showed that the multiplication factor calculated for all these data libraries is within 1% of the experimental results. The reactivity worth of the control rods of core 134 was also calculated with different homogenization approaches. A comparison was made with experimental and reported Monte Carlo results, and it was found that, using proper homogenization of absorber regions and surrounding fuel regions, the results obtained with PRIDE code are significantly improved.
In a postulated severe core damage accident in a PHWR, multiple failures of core cooling systems may lead to the collapse of pressure tubes and calandria tubes, which may ultimately relocate inside the calandria vessel forming a terminal debris bed. The debris bed, which may reach high temperatures due to the decay heat, is cooled by the moderator in the calandria. With time, the moderator is evaporated and after some time, a hot dry debris bed is formed. The debris bed transfers heat to the calandria vault water which acts as the ultimate heat sink. However, the questions remain: how long would the vault water be an ultimate heat sink, and what would be the failure mode of the calandria vessel if the heat sink capability of the reactor vault water is lost? In the present study, a numerical analysis is performed to evaluate the thermal loads and the stresses in the calandria vessel following the above accident scenario. The heat transfer from the molten corium pool to the surrounding is assumed to be by a combination of radiation, conduction, and convection from the calandria vessel wall to the vault water. From the temperature distribution in the vessel wall, the transient thermal loads have been evaluated. The strain rate and the vessel failure have been evaluated for the above scenario.
Garcia, Manuel;Vocka, Radim;Tuominen, Riku;Gommlich, Andre;Leppanen, Jaakko;Valtavirta, Ville;Imke, Uwe;Ferraro, Diego;Uffelen, Paul Van;Milisdorfer, Lukas;Sanchez-Espinoza, Victor
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.10
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pp.3133-3150
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2021
This work deals with the validation of a high-fidelity multiphysics system coupling the Serpent 2 Monte Carlo neutron transport code with SUBCHANFLOW, a subchannel thermalhydraulics code, and TRANSURANUS, a fuel-performance analysis code. The results for a full-core pin-by-pin burnup calculation for the ninth operating cycle of the Temelín II VVER-1000 plant, which starts from a fresh core, are presented and assessed using experimental data. A good agreement is found comparing the critical boron concentration and a set of pin-level neutron flux profiles against measurements. In addition, the calculated axial and radial power distributions match closely the values reported by the core monitoring system. To demonstrate the modeling capabilities of the three-code coupling, pin-level neutronic, thermalhydraulic and thermomechanic results are shown as well. These studies are encompassed in the final phase of the EU Horizon 2020 McSAFE project, during which the Serpent-SUBCHANFLOW-TRANSURANUS system was developed.
Advanced reactors, such as Small Modular Reactors or existing Nuclear Power Plants, often use Field Programmable Gate Array (FPGA) based controllers in new Instrumentation and Control (I&C) system architectures or as an alternative to existing analog-based I&C systems. Compared to CPU-based Programmable Logic Controllers (PLCs), FPGAs offer better overall performance. However, programming functions on FPGAs can be challenging due to the requirement for a hardware description language that does not explicitly support the operation of real numbers. This study aims to implement the Reactor Trip (RT) functions of the existing analog-based Reactor Protection System (RPS) using FPGAs. The RT equations for Overtemperature delta Temperature and Overpower delta Temperature involve dynamic compensators expressed with the Laplace transform variable, 's', which is not directly supported by FPGAs. To address this issue, the trip equations with the Laplace variable in the continuous-time domain are transformed to the discrete-time domain using the Z-transform. Additionally, a new operation based on a relative value for the equation range is introduced for the handling of real numbers in the RT functions. The proposed approach can be utilized for upgrading the existing analog-based RPS as well as digitalizing control systems in advanced reactor systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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