Junho Cha;Sujin Eom;Subin Lee;Changwon Lee;Soonho Hwangbo
Clean Technology
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v.29
no.1
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pp.59-70
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2023
This study aims to introduce a biowaste processing system that uses spent coffee grounds and implement a real options method to evaluate the proposed process. Energy systems based on eco-friendly fuels lack sufficient data, and thus along with conventional approaches, they lack the techno-economic assessment required for great input qualities. On the other hand, real options analysis can estimate the different costs of options, such as continuing or abandoning a project, by considering uncertainties, which can lead to better decision-making. This study investigated the feasibility of a biowaste processing method using spent coffee grounds to produce biofuel and considered three different valuation models, which were the net present value using discounted cash flow, the Black-Scholes and binomial models. The suggested biowaste processing system consumes 200 kg/h of spent coffee grounds. The system utilizes a tilted-slide pyrolysis reactor integrated with a heat exchanger to warm the air, a combustor to generate a primary heat source, and a series of condensers to harness the biofuel. The result of the net present value is South Korean Won (KRW) -225 million, the result of the binomial model is KRW 172 million, and the result of the Black-Scholes model is KRW 1,301 million. These results reveal that a spent coffee ground-related biowaste processing system is worthy of investment from a real options valuation perspective.
The liquid Lead-bismuth eutectic is used as the coolant for Gen-IV reactor concepts. However, due to its strong corrosive and high operating temperature, it is difficult to accurately measure the flow rate in long-term operating conditions. Venturi flowmeter is a simple structured flowmeter, which plays a very important role in the flow measurement of high-temperature liquid metals, especially since the existing flowmeters are difficult to be competent. It has the advantages of easy maintenance and stable operation. Therefore, it is necessary to study the operating conditions of the venturi flowmeter under high-temperature conditions. This work performs a series of simulations of the fluid-solid interaction between the flow liquid metal and venturi flowmeter with COMSOL software, including the dimensional sensitivity analysis of the venturi flowmeter to explore the most suitable structure and parameters for liquid heavy metal, the sensitivity analysis of the geometric parameters of the venturi tube on the varying conditions. It shows that when the contraction angle of the venturi flowmeter is 33°, the diffusion angle is 13°, the diameter of the throat is 8 mm, and the temperature of the lead-bismuth eutectic is 733.15 K, it is most suitable for the measurement in the lead-bismuth circuit.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.19
no.2
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pp.163-170
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2023
Since spent nuclear fuel assemblies (SFA) are transported to interim storage or final disposal facility after cooling the decay heat, finite element analysis (FEA) with simplification is widely used to show their integrity against cladding failure to cause dispersal of radioactive material. However, there is a lack of research addressing the comprehensive impact of shape and element simplification on analysis results. In this study, for the optimization of a typical pressurized water reactor SFA, different types of finite element models were generated by changing number of fuel rods, fuel rod element type and assembly length. A series of FEA in use of these different models were conducted under a shock load data obtained from surrogate fuel assembly transportation test. Effects of number of fuel rods, element type and length of assembly were also analyzed, which shows that the element type of fuel rod mainly affected on cladding strain. Finally, an optimal finite element model was determined for other practical application in the future.
Kim, Hwan Yeol;An, Sang Mo;Jung, Jaehoon;Ha, Kwang Soon;Song, Jin Ho
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.7
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pp.1547-1554
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2017
VESTA (Verification of Ex-vessel corium STAbilization) and VESTA-S (-small) test facilities were constructed at the Korea Atomic Energy Research Institute in 2010 to perform various corium melt experiments. Since then, several tests have been performed for the verification of an ex-vessel core catcher design for the EU-APR1400. Ablation tests of an impinging $ZrO_2$ melt jet on a sacrificial material were performed to investigate the ablation characteristics. $ZrO_2$ melt in an amount of 65-70 kg was discharged onto a sacrificial material through a well-designed nozzle, after which the ablation depths were measured. Interaction tests between the metallic melt and sacrificial material were performed to investigate the interaction kinetics of the sacrificial material. Two types of melt were used: one is a metallic corium melt with Fe 46%, U 31%, Zr 16%, and Cr 7% (maximum possible content of U and Zr for C-40), and the other is a stainless steel (SUS304) melt. Metallic melt in an amount of 1.5-2.0 kg was delivered onto the sacrificial material, and the ablation depths were measured. Penetration tube failure tests were performed for an APR1400 equipped with 61 in-core instrumentation penetration nozzles and extended tubes at the reactor lower vessel. $ZrO_2$ melt was generated in a melting crucible and delivered down into an interaction crucible where the test specimen is installed. To evaluate the tube ejection mechanism, temperature distributions of the reactor bottom head and in-core instrumentation penetration were measured by a series of thermocouples embedded along the specimen. In addition, lower vessel failure tests for the Fukushima Daiichi nuclear power plant are being performed. As a first step, the configuration of the molten core in the plant was investigated by a melting and solidification experiment. Approximately 5 kg of a mixture, whose composition in terms of weight is $UO_2$ 60%, Zr 10%, $ZrO_2$ 15%, SUS304 14%, and $B_4C$ 1%, was melted in a cold crucible using an induction heating technique.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.25
no.4
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pp.294-303
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2005
This paper describes the analysis results of a series f Round-Robin test that was performed to intercompare inspection and diagnosis techniques for characterization of pressure tube f a pressurized heavy water reactor under the Coordinated Research Project(CRP) of IAEA's nuclear Power Programme. For this test, six nations, Korea, Canada, India, Argentina, Rumania, and China that currently have pressurized heavy water reactors under operation involved, and the "KOR-1" pressure tube sample prepared by Korea was used. Two kinds of NDE technique, ultrasonic and eddy current test, were applied for these tests. The "KOR-1" pressure tube sample contains total 12 artificial flaws such as crack-like EDM notches, wear that is similar to the real flaws and can be produced on the pressure tubes during plant operation. Test results showed that seven laboratories from six nations detected all twelve flaws in "KOR-1" specimen by using ultrasonic and eddy current test methods, and ultrasonic test method was more accurate than eddy current test method in flaw detectin and sizing. ID flaws in pressure tube sample were more easily detected and accurately sized than OD flaws.
Kim, Yong-Sik;Son, Young-Kyu;Khim, Jee-Hyung;Song, Ji-Hyeon
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.5
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pp.468-475
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2005
Biofilters packed with various materials have emerged as a sustainable technology for the treatment of volatile organic compounds (VOCs); however, problems including low performance and clogging are commonly encountered. Recently, a bioactive foam reactor (BFR) using surfactants has been suggested to ensure efficient and stable VOCs removal performance. This study was mainly conducted to investigate the feasibility of BFRs using toluene as a model compound. Prior to bioreactor studies, a series of bottle tests were used to select a suitable surfactant for the BFR application. Experimental results of the batch bottle tests indicated that TritonX-100 was the most appropriate one among the surfactants tested, since it showed a minimal effect on the toluene biodegradation rate while the other surfactants lowered the toluene biodegradation rate significantly. Using the selected surfactant, the BFR performance was determined by changing operating parameters including gas residence time and toluene loading. As the gas residence time increased from 0.5 minutes to 2 minutes, the toluene removal efficiency increased from approximately 50% to 80%. In addition, an increase of the toluene loading from $38\;g/m^3/hr$ to $454\;g/m^3/hr$ resulted in a decrease of toluene removal efficiency from approximately 70% to 20%. The BFR had a maximum elimination capacity of $108\;g/m^3/hr$ for toluene, which was much higher than those generally reported in the literature. The high toluene-elimination performance indicates that the BFR be a potential alternative to the conventional, packed-type biofilters. However, the limitation of toluene solubilization and foam stability at either high or low gas flow rate are still problems to be challenged.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4B
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pp.441-447
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2008
Volatile organic compounds (VOCs) emitted from various industrial sources commonly consist of biodegradable chemicals and recalcitrant compounds. Therefore, it is not effective to employ a single method to treat such mixtures. In this study, a novel hybrid system coupled with a ultraviolet (UV) photolysis reactor and a biofilter in a series was developed and evaluated using toluene and TCE as model VOCs. When only TCE was applied to the UV reactor, greater than 99% of TCE was degraded and the concentration of soluble byproducts from photo-oxidation reaction increased significantly. However, the toluene and TCE mixture was not effectively degraded by the UV photo-oxidation standalone process. The hybrid system showed high toluene removal efficiencies, and TCE degradation at a low toluene/TCE ratio was improved by UV pretreatment. These findings indicated that the UV photo-oxidation were effective for TCE degradation when the concentration of toluene in the mixture was relatively low. A restively high toluene content in the mixture resulted in an inhibition of TCE degradation. Thus, chemical interactions in both photo-oxidation and biodegradation need to be carefully considered to enhance overall performance of the hybrid system.
Anaerobic reductive dechlorination of tetrachloroethylene (PCE) to ethylene was investigated by performing laboratory experiments using semi-continuous flow two-in-series soil columns. The columns were packed with soils obtained from TCE-contaminated site in Korea. Site ground water containing lactate (as electron donor and/or carbon source) and PCE was pumped into the soil columns. During the first operation with a period of 50 days, injected mass ratio of lactate and PCE was 620:1 and incomplete reductive dechlorination of PCE to cis-DCE was observed in the columns. However, complete dechlorination of PCE to ethylene was observed when the mass ratio increased to 5,050:1 in the second operation, suggesting that the electron donor might be limited during the first operation period. Dechlorination rate of PCE to cis-DCE was $0.62{\sim}1.94\;{\mu}mol$ PCE/L pore volume/d and $2.76\;{\mu}mol$ cis-DCE/ L pore volume/d for that for cis-DCE to ethylene, resulting that net dechlorination rate in the system was 1.43 umol PCE/L pore volume/d. During the degradation of cis-DCE to ethylene, the concentration of hydrogen in column groundwater was $22{\sim}29\;mM$ and $10{\sim}64\;mM$ for the degradation of PCE to cis-DCE. These positive results indicate that the TCE-contaminated groundwater investigated in this study could be remediated through in-situ biological anaerobic reductive dechlorination processes.
A computational program [TDET] of the particle transport equation is developed on radiation shielding problem in two-dimensional cartesian geometry based on the discrete element method. Not like the ordinary discrete ordinates method, the quadrature set of angles is not fixed but steered by the spatially dependent angular fluxes. The angular dependence of the scattering source term in the particle transport equation is described by series expansion in spherical harmonics, and the energy dependence of the particles is considered as well. Three different benchmark tests are made for verification of TDET : For the ray effect analysis on a square absorber with a flat isotropic source, the results of TDET calculation are quite well conformed to those of MORSE-CG calculation while TDET ameliorates the ray effect more effectively than S$_{N}$ calculation. In the analysis of the streaming leakage through a narrow vacuum duct in a shield, TDET shows conspicuous and remarkable results of streaming leakage through the duct as well as MORSE-CG does, and quite better than S$_{N}$ calculation. In a realistic reactor shielding situation which treats in two cases of the isotropic scattering and of linearly anisotropic scattering with two groups of energy, TDET calculations show local ray effect between neighboring meshes compared with S$_{N}$ calculations in which the ray effect extends broadly over several meshes.eshes.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.22
no.6
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pp.1149-1158
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2000
A radioisotope tracer experiment was carried out in the submerged fixed bioreactor of a dye wastewater treatment facility to evaluate the flow behaviors in the 6 compartments of the reactor and to find any possible factors which may affect to the efficiency of the process. Approximately 20mCi of $^{131}I$ was injected into the system as a tracer and 8 radiation detectors were placed in the 6 compartments and at the inlet and the outlet of the system to measure the change of the tracer concentration with time. Using the Perfect Mixers in Series Model the measured data were analyzed to calculate the mean residence time and the characteristic parameters of the flow in the system. The mean residence time of the system was calculated as 17 hours which is 76% of the designed MRT(22.3hr). Among the 6 compartments, the first compartment doesn't show the characteristic of perfect mixer, whereas, the other 5 compartments are working as perfect mixers. The output response of the first compartment is fit well with the simulated output of a model which consists of a perfect mixer with an exchange volume. It indicates that a quarter of the tank volume is working as a dead volume or an exchange volume. From the measured residence time distributions in each compartment, the appropriate sampling times after the change of operational condition of the electron beam accelerator were evaluated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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