CEFR is a small core-size sodium-cooled fast reactor (SFR) using high enrichment fuel with stainless-steel reflectors, which brings a significant challenge to the deterministic methodologies due to the strong spectral effect. The neutronic simulation of the start-up experiments conducted at the CEFR have been performed with a deterministic code system RAST-F, which is based on the two-step approach that couples a multi-group cross-section generation Monte-Carlo (MC) code and a multi-group nodal diffusion solver. The RAST-F results were compared against the measurement data. Moreover, the characteristic of neutron spectrum in the fuel rings, and adjacent reflectors was evaluated using different models for generation of accurate nuclear libraries. The numerical solution of RAST-F system was verified against the full core MC solution MCS at all control rods fully inserted and withdrawn states. A good agreement between RAST-F and MCS solutions was observed with less than 120 pcm discrepancies and 1.2% root-mean-square error in terms of keff and power distribution, respectively. Meanwhile, the RAST-F result agreed well with the experimental values within two-sigma of experimental uncertainty. The good agreement of these results indicating that RAST-F can be used to neutronic steady-state simulations for small core-size SFR, which was challenged to deterministic code system.
Cheng, Songbai;Yamano, Hidemasa;Suzuki, TYohru;Tobita, Yoshiharu;Nakamura, Yuya;Zhang, Bin;Matsumoto, Tatsuya;Morita, Koji
Nuclear Engineering and Technology
/
v.45
no.3
/
pp.323-334
/
2013
During a hypothetical core-disruptive accident (CDA) in a sodium-cooled fast reactor (SFR), degraded core materials can form roughly conically-shaped debris beds over the core-support structure and/or in the lower inlet plenum of the reactor vessel from rapid quenching and fragmentation of the core material pool. However, coolant boiling may ultimately lead to leveling of the debris bed, which is crucial to the relocation of the molten core and heat-removal capability of the debris bed. To clarify the mechanisms underlying this self-leveling behavior, a large number of experiments were performed within a variety of conditions in recent years, under the constructive collaboration between the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and Kyushu University (Japan). The present contribution synthesizes and gives detailed comparative analyses of those experiments. Effects of various experimental parameters that may have potential influence on the leveling process, such as boiling mode, particle size, particle density, particle shape, bubbling rate, water depth and column geometry, were investigated, thus giving a large palette of favorable data for the better understanding of CDAs, and improved verifications of computer models developed in advanced fast reactor safety analysis codes.
Vincent Dupont;Victor Blanc;Thierry Beck;Marc Lainet;Pierre Sciora
Nuclear Engineering and Technology
/
v.56
no.3
/
pp.973-979
/
2024
In the framework of the Generation IV research and development project, in which the French Commission of Alternative and Atomic Energies (CEA) is involved, a main objective for the design of Sodium-cooled Fast Reactor (SFR) is to meet the safety goals for severe accidents. Among the severe ones, the Unprotected Transient OverPower (UTOP) accidents can lead very quickly to a global melting of the core. UTOP accidents can be considered either as slow during a Control Rod Withdrawal (CRW) or as fast. The paper focuses on fast UTOP accidents, which occur in a few milliseconds, and three different scenarios are considered: rupture of the core support plate, uncontrolled passage of a gas bubble inside the core and core mechanical distortion such as a core flowering/compaction during an earthquake. Several levels and rates of reactivity insertions are also considered and the thermal-mechanical behavior of an ASTRID fuel pin from the ASTRID CFV core is simulated with the GERMINAL code. Two types of fuel pins are simulated, inner and outer core pins, and three different burn-up are considered. Moreover, the feedback from the CABRI programs on these type of transients is used in order to evaluate the failure mechanism in terms of kinetics of energy injection and fuel melting. The CABRI experiments complete the analysis made with GERMINAL calculations and have shown that three dominant mechanisms can be considered as responsible for pin failure or onset of pin degradation during ULOF/UTOP accident: molten cavity pressure loading, fuel-cladding mechanical interaction (FCMI) and fuel break-up. The study is one of the first step in fast UTOP accidents modelling with GERMINAL and it has shown that the code can already succeed in modelling these type of scenarios up to the sodium boiling point. The modeling of the radial propagation of the melting front, validated by comparison with CABRI tests, is already very efficient.
Park, Sun Hee;Min, Jae Hong;Lee, Tae-Ho;Wi, Myung-Hwan
Korean Chemical Engineering Research
/
v.54
no.6
/
pp.863-870
/
2016
We investigated the physical/chemical phenomena that a slow loss of $CO_2$ inventory into sodium after the sodium-$CO_2$ boundary failure in printed circuit heat exchangers (PCHEs), which is considered for the supercritical $CO_2$ Brayton cycle power conversion system of a sodium-cooled fast reactor (SFR). The first phenomenon is plugging inside narrow sodium channels by micro cracks and the other one is damage propagation referred to as wastage combined with the corrosion/erosion effect. Experimental results of plugging shows that sodium flow immediately stopped as $CO_2$ was injected through the nozzle at $300{\sim}400^{\circ}C$ in 3 mmID sodium channels, whereas sodium flow stopped about 60 min after $CO_2$ injection in 5 mmID sodium channels. These results imply that if pressure boundary of sodium-$CO_2$ fails a narrow sodium channel would be plugged by reaction products in a short time whereas a relatively wider sodium channel would be plugged with higher concentration of reaction products. Wastage by the erosion effect of $CO_2$ (200~250 bar) hardly occurred regardless of the kinds of materials (stainless steel 316, Inconel 600, and 9Cr-1Mo steel), temperature ($400{\sim}500^{\circ}C$), or the diameter of the $CO_2$ nozzle (0.2~0.8 mm). Velocities at the $CO_2$ nozzle were specified as Mach 0.4~0.7. Our experimental results are expected to be used for determining the design parameters of PCHEs for their safeties.
Three-dimensional structures of a vortical flow field and heat transfer characteristics in a partially blocked 7-pin fuel assembly mock-up of sodium-cooled fast reactor have been investigated through a numerical analysis using a commercial computational fluid dynamics code, ANSYS CFX. The simulation with the SST turbulence model agrees well with the experimental data of outlet and cladding wall temperatures. From the analysis on the limiting streamline at the wall, multi-scale vortexes developed in axial direction were found around the blockage. The vortex core has a high cladding wall temperature, and the attachment line has a low cladding wall temperature. The small-scale vortex structures significantly enhance the convective heat transfer because it increases the turbulent mixing and the turbulence kinetic energy. The large-scale vortex structures supply thermal energy near the heated cladding wall surface. It is expected that control of the vortex structures in the fuel assembly plays a significant role in the convective heat transfer enhancement. Furthermore, the blockage plate and grid spacer increase the pressure drop to about 36% compared to the bare case.
This paper suggests a fracture simulation method for SFR metallic fuel pin under accident condition. Two major failure mechanisms - creep damage and eutectic penetration - are implemented in the suggested method. To simulate damaged element, stress-reduction concept to reduce stiffness of the damaged element is applied. Using the proposed method, the failure size of cladding can be predicted in addition to the failure time and failure site. To verify the suggested method, Whole-pin furnace (WPF) test and TREAT-M test conducted at Argonne National Laboratory (ANL) are simulated. In all cases, predicted results and experimental results are overall in good agreement. Based on the simulation result, the effect of eutectic-penetration depth representing failure behavior on failure size is studied.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
/
v.12
no.1
/
pp.107-114
/
2016
Four cylindrically shaped IHXs(Intermediate Heat Exchangers) are installed in the PHTS(Primary Heat Transfer System) of the PGSFR(Prototype Gen IV Sodium cooled Fast Reactor). As for the IHX, the temperature difference of structure is inevitable result caused by heat transfer between primary coolant sodium and IHTS(Intermediate Heat Transport System) sodium. It is necessary to evaluate the high temperature structural integrity of IHXs which operate at the elevated temperature condition over the creep temperature. In this paper, the high temperature structural integrity of IHX under assumed loading conditions has been reviewed according to ASME code.
It was evaluated that the microstructural and mechanical properties of Ta-bearing 9Cr-0.5Mo-2W ferritic/martensitic experimental steels. All the experimental steels showed the tempered martensitic microstructures, and $M_{23}C_6$ carbides, whose sizes were ranged from 200 to 300 nm, were easily observed at both boundaries of the prior austenite grain and the martensite lath. In addition, a relatively large Nb-rich MX carbonitrides were intermittently detected at the prior austenite grain boundaries, whereas a lot of Vrich MX carbonitrides, whose mean diameter was less than 50 nm, were observed randomly at both boundaries. Ta was mainly incorporated into the V-rich MX carbonitrides rather than the Nb-rich ones and their content was spanned from 5 to 20 at.%. Ta contents within the MX precipitates also increased as the content of Ta increased. Because the Ta addition into the steels would be attributed to the precipitation strengthening, solid solution strengthening and lath width reduction, it was shown that the mechanical properties, including hardness, tensile strength and creep rate of the 9%Cr-0.5Mo-2W steels were improved by the increase of Ta content. Especially, 9Cr-0.5Mo-2W-0.3V-0.05Nb-0.14Ta steel was revealed to be relatively excellent in the application for the SFR fuel cladding.
Hong June Park;Sun Young Chang;Kyung Su Kim;Pascal Claude Leverd;Joo Hyun Moon;Jong-Il Yun
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
/
v.21
no.4
/
pp.571-576
/
2023
The initial development plans for the six reactor designs, soon after the release of Generation IV International Forum (GIF) TRM in 2002, were characterized by high ambition [1]. Specifically, the sodium-cooled fast reactor (SFR) and very-high temperature reactor (VHTR) gained significant attention and were expected to reach the validation stage by the 2020s, with commercial viability projected for the 2030s. However, these projections have been unrealized because of various factors. The development of reactor designs by the GIF was supposed to be influenced by events such as the 2008 global financial crisis, 2011 Fukushima accident [2, 3], discovery of extensive shale oil reserves in the United States, and overly ambitious technological targets. Consequently, the momentum for VHTR development reduced significantly. In this context, the aims of this study were to compare and analyze the development progress of the six Gen IV reactor designs over the past 20 years, based on the GIF roadmaps published in 2002 and 2014. The primary focus was to examine the prospects for the reactor designs in relation to spent nuclear fuel burning in conjunction with small modular reactor (SMR), including molten salt reactor (MSR), which is expected to have spent nuclear fuel management potential.
KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute) developed the conceptual design of PGSFR (Prototype Gen-IV Sodium Cooled Fast Reactor) and Burner Reactor. Since the reactor characteristics of the PGSFR and Burner Reactor are different, the shape, size and the arrangement of the main components in the reactors must be different. Therefore, the conceptual design for the fuel handling and transfer systems needs to be performed coinciding with the structure of the reactor. Especially, because a redan structure dividing hot and cold pool is installed in the reactor vessel, the conceptual design of the fuel handling and transfer system largely changes depending on the location of the redan structure. Various elements of the conceptual design and an integral arrangement for the fuel handling and transfer system were arranged according to the characteristics, sizes and shapes of the reactors. In this paper, the conceptual designs of the fuel handling and transfer system for PGSFR and Burner Reactor are described. Especially, an A-frame method is selected as the fuel handling and transfer system for the Burner Reactor, considering the layout of the internal structure. The tilt angle, diameter and length of A-frame is determined and the strength evaluation of the A-frame is performed.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.