• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권8호
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• pp.2547-2555
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• 2021

The frequency of reactor coolant leakage is expected to increase over the lifetime of a nuclear power plant owing to degradation mechanisms, such as flow-acceleration corrosion and stress corrosion cracking. When loss of coolant accidents (LOCAs) occur, several parameters change rapidly depending on the size and location of the cracks. In this study, leak flow during LOCAs is predicted using a deep fuzzy neural network (DFNN) model. The DFNN model is based on fuzzy neural network (FNN) modules and has a structure where the FNN modules are sequentially connected. Because the DFNN model is based on the FNN modules, the performance factors are the number of FNN modules and the parameters of the FNN module. These parameters are determined by a least-squares method combined with a genetic algorithm; the number of FNN modules is determined automatically by cross checking a fitness function using the verification dataset output to prevent an overfitting problem. To acquire the data of LOCAs, an optimized power reactor-1000 was simulated using a modular accident analysis program code. The predicted results of the DFNN model are found to be superior to those predicted in previous works. The leak flow prediction results obtained in this study will be useful to check the core integrity in nuclear power plant during LOCAs. This information is also expected to reduce the workload of the operators.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2540-2549
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• 2022

For a pressurized water reactor power plant, the reactor coolant pump (RCP) is a kernel component. And for a canned motor RCP, the rotor system's properties determines its safety. The liquid coolant inside the canned motor RCP fills clearance between the metal shields of rotor and stator, forming a lengthy clearance flow. The influence of inlet preswirl on rotordynamic coefficients of clearance flow in canned motor RCP and their effects on the rotordynamic characteristics of the pump are numerically and experimentally investigated in this work. A quasi-steady state computational fluid dynamics (CFD) method has been used to investigate the influence of inlet preswirl. A vertical experiment rig has also been established for this purpose. Rotordynamic coefficients on different inlet preswirl ratios (IR) are obtained through CFD and experiment. Results show that the cross-coupled stiffness of the clearance flow would change significantly with inlet preswirl, but other rotordynamic coefficients would not change significantly with inlet preswirl. For the case of clearance flow between the stator and rotor cans, influence of inlet preswirl is not so significant as the IR is not large enough.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.179-189
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• 1994

이상유동시 원자로 냉각재 펌프의 성능을 펌프의 기하학적 형상 및 단상 유동시의 펌프 성능을 이용하여 예측하였다. 단상 유동시의 원자로 냉각재 펌프의 벽면 마찰손실은 Truckenbrodt의 경계층 이론을 이용하여 예측하였으며, 계산된 벽면 마찰 손실 및 분리 손실을 사용하여 이상유동시의 수두손실을 예측하였다. 해석결과는 Combustion Engineering 사의 펌프 실험 데이터와 비교하였다. 또한 냉각재 상실사고시 이상유동배수가 첨두 피복재 온도에 미치는 영향을 RELAP5를 사용하여 평가하였으며, 분석결과는 이상유동배수의 정확성이 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권4호
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• pp.1310-1323
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• 2023

A reactor coolant pump (RCP) is essential for transporting coolant in the primary loop of pressurized water reactors. In the advanced passive reactor, the absence of a long pipeline between the steam generator and RCP serves as a transition section, resulting in a non-uniform flow field at the pump inlet. Therefore, the characteristics of the pump should be investigated under non-uniform flow to determine its influence on the pump. In this study, the pressure pulsation characteristics were examined in the time and frequency domains, and the sources of low-frequency and high-amplitude signals were analyzed using wavelet coherence analysis and numerical simulation. From computational fluid dynamics (CFD) results, non-uniform inflow has a great effect on the flow structures in the pump's inlet. The pressure pulsation in the pump at the rated flow increased by 78-128.7% under the non-uniform inflow condition in comparison with that observed under the uniform inflow condition. Furthermore, a low-frequency signal with a high amplitude was observed, whose energy increased significantly under non-uniform flow. The wavelet coherence and CFD analysis verified that the source of this signal was the low-frequency pulsating vortex under the steam generator.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.980-992
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• 2024

Steam line break accident (SLB) in the nuclear reactor is one of the representative Non-LOCA accidents in which thermal-hydraulics and neutron kinetics are strongly coupled each other. Thus, the multi-scale and multi-physics approach is applied in this study in order to examine a realistic safety margin. An entire reactor coolant system is modelled by system scale node, whereas sub-channel scale resolution is applied for the region of interest such as the reactor core. Fuel performance code is extended to consider full core pin-wise fuel behaviour. The MARU platform is developed for easy integration of the codes to be coupled. An initial stage of the steam line break accident is simulated on the MARU platform. As cold coolant is injected from the cold leg into the reactor pressure vessel, the power increases due to the moderator feedback. Three-dimensional coolant and fuel behaviour are qualitatively visualized for easy comprehension. Moreover, quantitative investigation is added by focusing on the enhancement of safety margin by means of comparing the minimum departure from nucleate boiling ratio (MDNBR). Three factors contributing to the increase of the MDNBR are proposed: Various geometric parameters, realistic power distribution by neutron kinetics code, Radial coolant mixing including sub-channel physics model.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권6호
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• pp.2375-2387
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• 2024

The passive safety systems (PSSs) within water-cooled reactors are meticulously engineered to function autonomously, requiring no external power source or manual intervention. They depend exclusively on inherent natural forces and the fundamental principles of reactor physics, such as gravity, natural convection, and phase changes, to manage, alleviate, and avert the release of radioactive materials into the environment during accident scenarios like a loss-of-coolant accident (LOCA). PSSs are already integrated into such operating commercial reactors as the Advanced Pressurized Reactor-1000 MWe (AP1000) and the Water-Water Energetic Reactor-1200 MWe (WWER-1200) are adopted in most of the upcoming small modular reactor (SMR) designs. Examples of water-cooled SMR PSSs are the passive emergency core-cooling system (ECCS), passive containment cooling system (PCCS), and passive decay-heat removal system, the designs of which vary based on reactor system-design requirements. However, understanding the accident-event progression and phases of a LOCA is pivotal for adopting a specific PSS for a new SMR design. This study covers the accident-event progression for direct vessel injection (DVI) small-break loss-of-coolant accident (SB-LOCA), associated physics phenomena, knowledge gaps, and important figures of merit (FOMs) that may need to be evaluated and assessed to validate thermal-hydraulics models with an available experimental dataset to support new SMR design and development.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.48-59
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• 2017

본 연구에서는 수치모사를 통해 탄의 사출관 내부의 열 유체역학적 분석과 탄의 운동성능 해석을 수행하였다. 동적 격자(dynamic grid)를 사용한 해석영역에서 계산이 진행되었고 증발이 완료된 물을 냉각제로 사용하였다. 고온의 공기와 냉각제간의 상호작용 및 유동장을 해석하기 위해, Realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델과 VOF (Volume Of Fluid) 모델을 선정하고 냉각제 유량변이에 따른 수치 해석을 진행하였다. 해석결과, 사출관의 압력은 냉각제의 유무에 따라 큰 차이를 보였고, 냉각제량에 따라서도 각각의 차이를 보였다. 탄의 속도와 가속도의 변이는 압력에 종속하여 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제28권2호
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• pp.103-117
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• 1996

본 논문에서는 증기폭발의 전파과정을 해석하기 위한 수학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 용융물, 용융파편, 그리고 냉각재 기상과 액상 등 4상 유체의 2차원적인 천이거동을 지배방정식 및 관련상관식의 수치적 해를 구함으로서 예측할 수 있다. 모델에 사용된 주요 상관식은 용융물 분쇄, 냉각재 상변화, 에너지 교환, 그리고 운동량 교환항으로 구성되어 있다. 그리고, 냉각재(물)의 상태방정식은 냉각재의 기상과 액상 사이의 열역학적 인 비평형을 허용할 수 있는 독특한 형태로 구성되었다. 주석 /물의 중기폭발에 대한 예제계산을 수행한 결과 본 모델이 폭발의 전파속도 및 압력 -비록 그 정량적인 값은 관련상관식의 인자들에 좌우되지마는- 등의 증기폭발 전파과정의 주요현상을 적절히 모사할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 중요한 초기변수(중기 분율, 용융물 분율) 및 관련상관식에 대한 민감도 분석도 수행되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4302-4307
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• 2011

최근에 연비향상을 위해 다양한 기술들이 개발 중에 있다. 본 연구의 목적은 배기열 재순환장치의 열교환 성능을 평가한 후 최적 성능의 모델을 제안하는데 있다. 이 장치는 버려지는 배기열을 이용하여 가능한 한 빠르게 엔진 냉각수를 웜업 시키도록 설계하였다. 이 목적을 달성하기 위하여 CFD를 이용하여 냉각수의 흐름 방향과 냉각수의 유입 유출 위치에 따른 열유동 특성을 분석하고, 열교환 효율을 상승시키기 위한 방법을 제시하였다. 그 결과 냉각수 유량이 적고, 배기가스와 냉각수의 유로를 각각 구성하여 배기가스의 열이 직접적으로 냉각수에 영향을 미치는 구조가 가장 열교환 효율이 좋은 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제17권4호
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• pp.256-266
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• 1985

냉각재 유량상실 사고가 가압경수형 원자로인 고리 1호기에 대하여 해석되었다. 냉각재 유량 상실 사고는 그 심각도에 따라 다음과 같이 3가지로 분류된다. 즉, 일부 유량 상실사고, 완전 유량 상실 사고, 그리고 펌프 축 고착 사고이다. 사고 해석은 계통 과도 현상 및 평균 노심분석, DNBR 계산, 그리고 고온점 분석의 3단계로 수행된다. 원자로 계통과도 현상 코드인 KTRAN이 본 사고를 빠른 시간에 모사할 수 있도록 개발되었다. DNBR계산을 위해서는 열수력학 코드인 SCAN및 COBRA IV-I가 채택되었으며, 고온점 분석을 위해서는 연료봉 과도 현상 코드인 LTRAN이 쓰였다. 이러한 전산코드 시스템은 과도 현상 해석에 빨리 응답하여야 한다. 왜냐하면 사고가 발생한 후 수 초안에 심각한 상태에 이르기 때문이다. 불행히도 KTRAN코드에 의하여 이러한 목적은 충족되지 않았다. 그러나 다른 계통 해석 코드에 비하여 잔은 계산 시간에도 불구하고 KTRAN에 의한 계산 결과는 FSAR의 결과와 전반적으로 잘 일치함으로써 KTRAN코드가 사고 해석에 유용함이 밝혀졌다.