This paper is concerned with an algorithm based on neural networks to calculate the axial power distribution using excore defector signals in the nuclear reactor core. The fundamental basis of the algorithm is that the detector response can be fairly accurately estimated using computational codes. In other words, the training set, which represents relationship between detector signals and axial power distributions, for the neural network can be obtained through calculations instead of measurements. Application of the new method to the Yonggwang nuclear power plant unit 3 (YGN-3) shows that it is superior to the current algorithm in place.
The aim of the study is the activity concentration measurements of organic and inorganic 14C in the discharges of JSC "Institute of Nuclear Materials" (INM). In INM the research water-water reactor "IVV-2M" is operating. Collecting of 14C species was performed using a 14C sampler with a chromium oxide and platinum catalysts at different temperatures: 400, 550 and 700 ℃. The measurements of 14C activity were performed using a liquid scintillation counter. The share of organic 14C in emissions ranged from 0.30 to 0.84 and depends on the temperature of the catalyst, core structure and reactor operating mode.
Carbon and carbon-based materials are used in nuclear reactors and there has recently been growing interest to develop graphite and carbon based materials for high temperature nuclear and fusion reactors. Efforts are underway to develop high density carbon materials as well as amorphous isotropic carbon for the application in thermal reactors. There has been research on coated nuclear fuel for high temperature reactor and research and development on coated fuels are now focused on fuel particles with high endurance during normal lifetime of the reactor. Since graphite as a moderator as well as structural material in high temperature reactors is one of the most favored choices, it is now felt to develop high density isotropic graphite with suitable coating for safe application of carbon based materials even in oxidizing or water vapor environment. Carboncarbon composite materials compared to conventional graphite materials are now being looked into as the promising materials for the fusion reactor due their ability to have high thermal conductivity and high thermal shock resistance. This paper deals with the application of carbon materials on various nuclear reactors related issues and addresses the current need for focused research on novel carbon materials for future new generation nuclear reactors.
For the continuous operation of a nuclear reactor, burnt fuel needs to be replaced with fresh fuel, where appropriate (ex-vessel) fuel handling is required. Particularly for the Sodium-cooled Fast Reactor (SFR) refueling, its process has unique challenges due to liquid sodium coolant. The ex-vessel spent fuel transportation should concern several design features such as the radiation shielding, decay-heat removal, and inert space separated from air. This paper proposes a new design optimization methodology of cask shielding to transport the spent fuel assembly in a prototype SFR for the first time. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm had been applied to design trade-offs between shielding and cask weight. The cask is designed as a double-cylinder structure to block an inert sodium region from the air-cooling space. The PSO process yielded the optimum shielding thickness of 26 cm, considering the weight as well. To confirm the shielding performance, the radiation dose of spent fuel removed at its peak burnup and after 1-year cooling was calculated. Two different fuel positions located during transportation were also investigated to consider a functional disorder in a cask drive system. This study concludes the current cask design in normal operations is satisfactory in accordance with regulatory rules.
TURINSKY PAUL J.;KELLER PAUL M.;ABDEL-KHALIK HANY S.
Nuclear Engineering and Technology
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제37권1호
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pp.79-90
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2005
In this paper are reviewed the current status of nuclear fuel management and reactor operational aid tools. In addition, we indicate deficiencies in current capabilities and what future research is judged warranted. For the nuclear fuel management review the focus is on light water reactors and the utilization of stochastic optimization methods applied to the lattice, fuel bundle, core loading pattern, and for BWRs the control rod pattern/core flow design decision making problems. Significant progress in addressing separately each of these design problems on a single cycle basis is noted; however, the outstanding challenge of addressing the integrated design problem over multiple cycles under conditions of uncertainty remains to be addressed. For the reactor operational aid tools review the focus is on core simulators, used to both process core instrumentation signals and as an operator aid to predict future core behaviors under various operational strategies. After briefly reviewing the current status of capabilities, a more in depth review of adaptive core simulation capabilities, where core simulator input data are adjusted within their known uncertainties to improved agreement between prediction and measurement, is presented. This is done in support of the belief that further development of adaptive core simulation capabilities is required to further significantly advance the utility of core simulators in support of reactor operational aid tools.
Kim, Hyun-Jung;Yim, Jeong-Sik;Lee, Byung-Ho;Oh, Jae-Yong;Tahk, Young-Wook
Nuclear Engineering and Technology
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제46권4호
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pp.529-540
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2014
In this research, a drop impact analysis of a fuel assembly in a research reactor is carried out to determine whether the fuel plate integrity is maintained in a drop accident. A fuel assembly drop accident is classified based on where the accident occurs, i.e., inside or outside the reactor, since each occasion results in a different impact load on the fuel assembly. An analysis procedure suitable for each drop situation is systematically established. For an accident occurring outside the reactor, the direct impact of a fuel assembly on the pool bottom is analyzed using implicit and explicit approaches. The effects of the key parameters, such as the impact velocity and structural damping ratios, are also studied. For an accident occurring inside the reactor, the falling fuel assembly may first hit the fixing bar at the upper part of the standing fuel assembly. To confirm the fuel plate integrity, a fracture of the fixing bar should be investigated, since the fixing bar plays a role in protecting the fuel plate from the external impact force. Through such an analysis, the suitability of an impact analysis procedure associated with the drop situation in the research reactor is shown.
Advanced reactor designs often feature longer operating cycles between refueling and new concepts of operation beyond traditional baseload electricity production. Owing to this increased complexity, traditional proportional-integral control may not be sufficient across all potential operating regimes. The prototypical advanced reactor (PAR) design features two independent reactor modules, each connected to a single dedicated steam generator that feeds a common balance of plant for electricity generation and process heat applications. In the current research, the PAR is expected to operate in a load-following manner to produce electricity to meet grid demand over a 24-hour period. Over the operational lifetime of the PAR system, primary and intermediate sodium pumps are expected to degrade in performance. The independent operation of the two reactor modules in the PAR may allow the system to continue operating under degraded pump performance by shifting the power production between reactor modules in order to meet overall load demands. This paper proposes a Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy logic-based power distribution system. Two T-S fuzzy power distribution controllers have been designed and tested. Simulation shows that the devised T-S fuzzy controllers provide improved performance over traditional controls during daily load-following operation under different levels of pump degradation.
In this research, for the first time, a new optimization method, i.e., strength Pareto evolutionary algorithm II (SPEA-II), is developed for the burnable poison placement (BPP) optimization of a nuclear reactor core. In the BPP problem, an optimized placement map of fuel assemblies with burnable poison is searched for a given core loading pattern according to defined objectives. In this work, SPEA-II coupled with a nodal expansion code is used for solving the BPP problem of Kraftwerk Union AG (KWU) pressurized water reactor. Our optimization goal for the BPP is to achieve a greater multiplication factor ($K_{eff}$) for gaining possible longer operation cycles along with more flattening of fuel assembly relative power distribution, considering a safety constraint on the radial power peaking factor. For appraising the proposed methodology, the basic approach, i.e., SPEA, is also developed in order to compare obtained results. In general, results reveal the acceptance performance and high strength of SPEA, particularly its new version, i.e., SPEA-II, in achieving a semioptimized loading pattern for the BPP optimization of KWU pressurized water reactor.
The development of nuclear power plants is in three phases. The first phase is a consideration before the decision on the NPP construction program is approved, the second phase is the preparatory work for making contracts and preparing for the construction of NPP after the NPP construction policy is approved, and the third phase is contracting, licensing and building the first NPP. As a volcanically active country, Indonesia contains over 130 active volcanoes that are part of the Pacific Ring of Fire. The volcanic aspect is one of the safety factors considered while deciding the location of an NPP. Research on the potential of natural external risks to the determination of nuclear power plants in Indonesia, including the volcanic aspect, has been conducted based on the safety reference or safety guide of the IAEA and the Nuclear Energy Regulatory Body (BAPETEN) Regulation. Due to technological advancements, safety needs have evolved so the existing Indonesia National Standard (SNI) must be updated to comply with BAPETEN regulations. The substance in SNI 18-2034-1990 relating to volcanic features seems less relevant in actual conditions, given that more complete and exact criteria for determining a site guarantee the safety and health of residents and surrounding the environment site. The study intends to conduct a gap analysis of volcanic issues in SNI and volcanic regulations. The method used is identification requirements for volcanic aspects in SNI 18-2034-1990 about Determining Site of Nuclear Reactor Guidance with BAPETEN Chairman Regulation (BCR) number 4 of 2018 about Nuclear Installation Site Evaluation Safety Provisions and BCR number 5 of 2015 about Evaluation of Nuclear Installation Sites for Volcanic Aspects, and analysis uses a qualitative method of inductive techniques. The outcome of this research applies to suggesting a revision of SNI number 18-2034-1990, especially the volcanic aspect.
The Korean nuclear fuel cycle was modeled by the dynamic analysis method, which was applied to the once-through and alternative fuel cycles. First, the once-through fuel cycle was analyzed based on the Korean nuclear power plant construction plan up to 2015 and a postulated nuclear demand growth rate of zero after 2015. Second, alternative fuel cycles including the direct use of spent pressurized water reactor fuel in Canada deuterium uranium reactors (DUPIC), a sodium-cooled fast reactor and an accelerator driven system were assessed and the results were compared with those of the once-through fuel cycle. The once-through fuel cycle calculation showed that the nuclear power demand would be 25 GWe and the amount of the spent fuel will be ${\sim}65000$ tons by 2100. The alternative fuel cycle analyses showed that the spent fuel inventory could be reduced by more than 30% and 90% through the DUPIC and fast reactor fuel cycles, respectively, when compared with the once-through fuel cycle. The results of this study indicate that both spent fuel and uranium resources can be effectively managed if alternative reactor systems are timely implemented along with the existing reactors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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