It is the time-varying dissolved oxygen(DO) dynamics that requires controlling for maintaining the DO concentration in the aeration tank. Many linear controllers have thus been applied. Because of the nonlinearity of the oxygen transfer function together with the time-varying respiration rate, however, the linear controllers are found to poorly perform in many cases. To overcome this limitation, a number of advanced controlling techniques have been developed and applied. In this study, designed GA-PI Controller using genetic algorithm(GA). Genetic algorithms(GAs) are search algorithms based on the mechanics of natural selection and natural genetics. As result of computer simulation, GA-PI controller shows the better control performance especially under the condition of the continuously changing DO set-point. This result represents that GA-PI controller can be a good measure to control the DO concentration in the SBR process which requires the sequential DO set-point change to accomplish the nitrification and denitrification in a single reactor.
An experimental study on critical heat flux (CHF) has been performed in an internally heated vertical annulus with non-uniform heating. The CHF data for the chopped cosine heat flux have been compared with those for uniform heat flux obtained from the previous study of the authors, in order to investigate the effect of axial heat flux distribution on CHF. The local CHF with the parameters such as mass flux and critical quality shows an irregular behavior. However, the total critical power with mass flux and the average CHF with critical quality are represented by a unique curve without the irregularity. The effect of the heat flux distribution on CHF is large at low pressure conditions but becomes rapidly smaller as the pressure increases. The relationship between the critical quality and the boiling length is represented by a single curve, independent of the axial heat flux distribution. For non-uniform axial heat flux distribution, the prediction results from Doerffer et al.'s and Bowling's CHF correlations have considerably large errors, compared to the prediction for uniform heat flux distribution.
소형냉각재상실사고(SBLOCA)와 대형냉각재상실사고(LBLOCA)중에 노심의 Average Channel과 Hot Channel에서의 유량분포를 예측하였다. 아울러 REALP5/MOD2 코드를 사용하여 두 채널사이의 교차류고려여부가 실제사고 분석결과에 미치는 영향을 평가하였다. 현재까지 SBLOCA계산에서는 노심을 한개의 채널로 모델하는 것이 충분하다고 판단되어 왔으나 본 계산결과에 의하면 보수적인 계산을 위해서는 Hot Channel 모델링이 필요한 것으로 밝혀졌다. 그러나 LBLOCA Blowdown Phase존에서는 교차류의 고려 여부에 상관없이 Hot Channel 이 Average Channel보다 보수적 인 결과를 가져오며, 교차류의 영향도 미세한 것으로 판명되었다.
Mignot, Guillaume;Anderson, Mark;Corradini, Michael
Nuclear Engineering and Technology
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제40권2호
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pp.133-138
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2008
The use of Supercritical Fluids(SCF) has been proposed for numerous power cycle designs as part of the Generation IV advanced reactor designs, and can provide for higher thermal efficiency. One particular area of interest involves the behavior of SCF during a blowdown or depressurization process. Currently, no data are available in the open literature at supercritical conditions to characterize this phenomenon. A preliminary computational analysis, using a homogeneous equilibrium model when a second phase appears in the process, has shown the complexity of behavior that can occur. Depending on the initial thermodynamic state of the SCF, critical flow phenomena can be characterized in three different ways; the flow can remain in single phase(high temperature), a second phase can appear through vaporization(high pressure low temperature) or condensation(high pressure, intermediate temperature). An experimental facility has been built at the University of Wisconsin to study SCF depressurization through several diameter breaks. The preliminary results obtained show that the experimental data can be predicted with good agreement by the model for all the different initial conditions.
To examine the feasibility of reuse of raw fishmeal wastewater, it was biodegraded by a microbial consortium in a $1-m^3$ reactor, and the final culture broth including mixed microbes was applied as biofertilizer to field cultivation of lettuce and Chinese cabbage. Moreover, economic analysis of the entire process was performed. A stable metabolism of organic matter degradation for 80 h with sufficient dissolved oxygen produced an amino acid content of 14.66 g per 100 g sample, along with increased cation and anion concentrations. The concentrations of N, P and K in the final culture broth were 2.26, 0.87 and 0.65%, respectively, while those of heavy metals were very low. In field cultivation of the two leafy vegetables, the biodegraded fishmeal wastewater showed better fertilizing ability than commercial fertilizers because of its high amino acid content. In addition, no external damage to leaves by the fertilization was observed. In economic analysis, the expected profitability from the practical reuse of raw fishmeal wastewater was estimated to be $491.68 per a single biodegradation, which corresponds to $25,567.36 per year. As a result, the complete reuse of fishmeal wastewater could be feasible and provide essential benefits.
Magolan, Ben;Baglietto, Emilio;Brown, Cameron;Bolotnov, Igor A.;Tryggvason, Gretar;Lu, Jiacai
Nuclear Engineering and Technology
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제49권6호
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pp.1318-1325
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2017
Direct Numerical Simulation (DNS) serves as an irreplaceable tool to probe the complexities of multiphase flow and identify turbulent mechanisms that elude conventional experimental measurement techniques. The insights unlocked via its careful analysis can be used to guide the formulation and development of turbulence models used in multiphase computational fluid dynamics simulations of nuclear reactor applications. Here, we perform statistical analyses of DNS bubbly flow data generated by Bolotnov ($Re_{\tau}=400$) and LueTryggvason ($Re_{\tau}=150$), examining single-point statistics of mean and turbulent liquid properties, turbulent kinetic energy budgets, and two-point correlations in space and time. Deformability of the bubble interface is shown to have a dramatic impact on the liquid turbulent stresses and energy budgets. A reduction in temporal and spatial correlations for the streamwise turbulent stress (uu) is also observed at wall-normal distances of $y^+=15$, $y/{\delta}=0.5$, and $y/{\delta}=1.0$. These observations motivate the need for adaptation of length and time scales for bubble-induced turbulence models and serve as guidelines for future analyses of DNS bubbly flow data.
The traditional form of parallelism in Monte Carlo particle transport simulations, wherein each individual particle history is considered a unit of work, does not lend itself well to data-level parallelism. Event-based algorithms, which were originally used for simulations on vector processors, may offer a path toward better utilizing data-level parallelism in modern computer architectures. In this study, a simple model is developed for estimating the efficiency of the event-based particle transport algorithm under two sets of assumptions. Data collected from simulations of four reactor problems using OpenMC was then used in conjunction with the models to calculate the speedup due to vectorization as a function of the size of the particle bank and the vector width. When each event type is assumed to have constant execution time, the achievable speedup is directly related to the particle bank size. We observed that the bank size generally needs to be at least 20 times greater than vector size to achieve vector efficiency greater than 90%. When the execution times for events are allowed to vary, the vector speedup is also limited by differences in the execution time for events being carried out in a single event-iteration.
Stimpson, Shane;Liu, Yuxuan;Collins, Benjamin;Clarno, Kevin
Nuclear Engineering and Technology
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제49권6호
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pp.1240-1249
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2017
An essential component of the neutron transport solver is the resonance self-shielding calculation used to determine equivalence cross sections. The neutron transport code, MPACT, is currently using the subgroup self-shielding method, in which the method of characteristics (MOC) is used to solve purely absorbing fixed-source problems. Recent efforts incorporating multigroup kernels to the MOC solvers in MPACT have reduced runtime by roughly $2{\times}$. Applying the same concepts for self-shielding and developing a novel lumped parameter approach to MOC, substantial improvements have also been made to the self-shielding computational efficiency without sacrificing any accuracy. These new multigroup and lumped parameter capabilities have been demonstrated on two test cases: (1) a single lattice with quarter symmetry known as VERA (Virtual Environment for Reactor Applications) Progression Problem 2a and (2) a two-dimensional quarter-core slice known as Problem 5a-2D. From these cases, self-shielding computational time was reduced by roughly $3-4{\times}$, with a corresponding 15-20% increase in overall memory burden. An azimuthal angle sensitivity study also shows that only half as many angles are needed, yielding an additional speedup of $2{\times}$. In total, the improvements yield roughly a $7-8{\times}$ speedup. Given these performance benefits, these approaches have been adopted as the default in MPACT.
In a severe accident of light water reactor (LWR), molten core material (corium) can be released into the wet cavity, and a fuel-coolant interaction (FCI) can occur. The molten jet with high speed is broken and fragmented into small debris, which may cause a steam explosion or a molten core concrete interaction (MCCI). Since the premixing stage where the jet breakup occurs has a large impact on the severe accident progression, the understanding and evaluation of the jet breakup phenomenon are highly important. Therefore, in this study, the jet breakup simulations were performed using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method which is a particle-based Lagrangian numerical method. For the multi-fluid system, the normalized density approach and improved surface tension model (CSF) were applied to the in-house SPH code (single GPU-based SOPHIA code) to improve the calculation accuracy at the interface of fluids. The jet breakup simulations were conducted in two cases: (1) jet breakup without structures, and (2) jet breakup with structures (control rod guide tubes). The penetration depth of the jet and jet breakup length were compared with those of the reference experiments, and these SPH simulation results are qualitatively and quantitatively consistent with the experiments.
In this investigation, nano ZnO was sonochemically synthesized by a novel method using a methionine precursor. A narrow size distribution (41-50 nm) of nano ZnO was achieved that was immobilized on perlite and applied as a catalyst in catalytic ozonation. The catalyst was characterized by fourier transform infrared spectroscopy, BET surface area, and field emission scanning electron microscope. The ozonation of recalcitrant Remazol black 5 (RB5) di-azo dye solution by means of the synthesized catalyst was investigated in a bubble column slurry reactor. The influence of pH values (7, 9, 11), catalyst dosage (8, 12, 15, $20g\;L^{-1}$) and reaction time (10, 20, 30, 60 min) was investigated. Although the dye color was completely removed by single ozonation at a higher reaction time, the applied nanocatalyst improved the dye declorination kinetics. Also, the degradation of the hazardous aromatic fraction of the dye was enhanced five-times by catalytic ozonation at a low reaction time (10 min) and a neutral pH. The second-order kinetics was best fitted in terms of both RB5 color and its aromatic fraction removal. The total organic carbon analysis indicated a significant improvement in the mineralization of RB5 by catalytic ozonation using the nano-ZnO/perlite catalyst.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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