• 에너지공학
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• 제28권3호
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• pp.26-33
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• 2019

ATLAS와 LSTF 장치에서 수행된 저온관(CL) 파단 13% 및 17% IBLOCA 대응실험들을 비교하고 특히, 핵심 관심 인자인 노심 첨두피복온도(PCT)에 대하여 비교 검토하고 아울러 주요 열수력 현상에 대하여 토론하였다. 비교.검토에서 두 건의 CL 파단 IBLOCA 대응실험들은 PCT 거동에 있어서 꽤 큰 차이를 보이고 있는 것을 확인하였는데 이는 두 장치의 척도 차이로 인한 왜곡현상을 벗어나는 경향을 보이고 있다는 점에서 두 장치의 원자로냉각재계통에 대한 자세한 설계 비교를 수행하였다. 이에 두 장치 사이에 핵연료조정판(FAP) 설계에 있어서 차이가 있다는 점을 확인하였다. 이에 따라 IBLOCA 사고시 Reflux 응축수의 노심 유입에 중요한 역할을 하는 CCFL 관련 무차원직경 값에서도 두 장치에서 매우 다른 차이를 보이고 있다는 점에서 CL 파단 IBLOCA 대응실험에서의 PCT 거동의 현격한 차이를 설명할 수 있는 원인일 수 있는 인자라는 것을 발견하였다. 향후 관련 설계 차잇점을 근거로 더 자세한 검토와 분석을 통해 관련 현상을 이해할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권2호
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• pp.175-186
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• 2023

처분공 내에 위치한 완충재는 사용후핵연료로부터 발산된 고온의 붕괴열과 지하수에 노출되며, 이와 같은 가열-수화를 포함한 처분환경 하의 완충재의 열-수리-역학-화학적 상호작용은 완충재의 장기적 성능과 건전성에 핵심적으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 처분환경 조건에서 완충재의 가열-수화 특성 및 지하수 지화학 조건을 고려한 벤토나이트의 열-수리-역학-화학적(Thermal-Hydraulic-Mechanical-Chemical, 이하 THMC) 복합거동 특성 규명을 위한 실험실 규모의 Lab.THMC 실험시스템을 개발하였다. 본 실험시스템은 스페인 CIEMAT의 열-수리-역학 복합거동 실험장치를 토대로 개발되었으며, 화학적 특성을 달리한 지하수 주입 조건에서 벤토나이트 완충재의 가열-수화 특성을 파악하고 응력 변화를 계측함으로써 열-수리-화학적 변화에 따른 역학적 성능 변화 특성을 규명하는 것을 목표로 한다. 본 기술논문에서는 개발된 Lab.THMC 실험시스템의 설계 및 구성을 간략하게 소개하고, 장치 검토 및 주요 변수설정을 위해 수행된 예비실험 결과와 차후 연구계획에 대해 정리하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권3호
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• pp.301-316
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• 1995

아래를 향한 가열 수평 평판이 있는 수조에서의 자연대류 현상을 규명하기 위한 실험적, 해석적인 연구를 수행하였다. 이는 압력용기 하부에 용융물이 있을때 캐비티내에서의 열수력현상을 규명하기 위한 간단화된 모델에 관한 연구이다. 압력 용기는 하부에 가열평판이 부착된 직육면체 단열 상자로 모의하고 이 상자는 물이 차 있는 수조에 설치된다. 냉각기는 정상상태의 유동 조건을 만들기 위해 상자와 수조사이의 U자 형태의 유동 영역에 설치된다. 실제 압력용기 하부에서는 다상 유동이 발생할 확율이 크나본 연구는 복잡한 다상 유동의 열수력 현상을 규명하기 위한 첫 단계 시도로서 단상유체를 사용한 실험 및 해석 연구이다. 본 연구에서는 가열 평판 아래에서의 자연대류현상특성을 더욱 잘 이해하기 위해 LDV와 열전대를 사용하여 속도와 온도를 측정하였다. 또한 입자가 부상된 유동장을 사진 찍어 유동을 가시화 하였다. 실험결과는 다음과 같다. 유체는 가열판과 냉각기가 작동할 때 매우 효과적으로 전 유동장에 걸쳐 순환한다. 가열판 하부에서 유동이 정체된 영역이 있고 매우 얇은 열 경계층을 갖는 두드러진 온도의 성층현상이 관찰되었다. FLUTAN Code를 이용한 해석은 속도를 합리 적으로 예측할 수 있다는 결과를 보여 주었다.

• 자원환경지질
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• 제42권6호
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• pp.609-618
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• 2009

지층 내에 발달한 고투수성 단층은 유체, 에너지, 그리고 용질이 이동하는데 있어서 중요한 역할을 하는 지질구조이다. 따라서 고투수성 단층 주변부에서는 지열수(혹은 온천), 지열 이상대, 그리고 금속 광상 등이 형성될 가능성이 크다. 단층의 구조에 따른 지하수 유동과 이에 따른 지층 내의 열적 상태를 확인하기 위해서 단층 구조가 다른 세 가지의 경우에 대해서 이차원 열-수리적 거동 모델링을 수행하였다. 모델링 결과로부터 세 가지 모든 단층 구조의 경우에서 단층의 투수율이 커지면 단층대에서의 지하수 용출 온도가 초기 온도 보다 높아지는 경향을 확인 할 수 있다. Peclet number 와 단층대에서의 용출온도의 상관관계 분석으로부터 상관계수($R^2$)가 0.98로 상당히 높은 것을 확인하였다. Peclet number가 1이상 일 때 단층대에서는 약 $32^{\circ}C$ 이상의 온도가 용출되며 이러한 경우에 단층대에서의 열흐름은 매질을 통한 전도 보다는 지하수에 의한 대류의 영향이 큰 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권4호
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• pp.323-338
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• 2007

방사성폐기물 심지층 처분 시스템의 성능과 안정성을 평가하기 위해서는 처분장 환경에서의 열적, 역학적, 수리적, 화학적 거동에 대한 이해와 함께 이들 상호간의 영향을 파악하여야 한다. 복잡한 수학 모델과 모델링 기법을 요하는 THMC 복합거동에 대한 해석을 보다 효과적으로 수행하기 위해 DECOVALEX 국제공동연구가 진행되고 있다. 1992년 이후 4단계에 걸친 국제공동연구를 통해 다양한 조건에서의 THMC 복합거동을 해석하는 기법이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 DECOVALEX의 주요 내용 및 현황을 정리하고 향후 참여방안 및 참여효과에 대해 논의한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권8호
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• pp.1015-1024
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• 2009

The presence of a non-condensable gas can considerably reduce the level of condensation heat transfer. The non-condensable gas effect is a primary concern in some passive systems used in advanced design concepts, such as the Passive Residual Heat Removal System (PRHRS) of the System-integrated Modular Advanced ReacTor (SMART) and the Passive Containment Cooling System (PCCS) of the Simplified Boiling Water Reactor (SBWR). This study examined the capability of the Multi-dimensional Analysis of Reactor Safety (MARS) code to predict condensation heat transfer in a vertical tube containing a non-condensable gas. Five experiments were simulated to evaluate the MARS code. The results of the simulations showed that the MARS code overestimated the condensation heat transfer coefficient compared to the experimental data. In particular, in small-diameter cases, the MARS predictions showed significant differences from the measured data, and the condensation heat transfer coefficient behavior along the tube did not match the experimental data. A new method for calculating condensation heat transfer coefficient was incorporated in MARS that considers the interfacial shear stress as well as flow condition determination criterion. The predictions were improved by using the new condensation model.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.641-646
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• 2008

Long and slender body with or without flexible supports under severe operating condition can be unstabilized even by the small cross flow. Turbulent flow mixer, which actually increases thermal-hydraulic performance of the nuclear fuel by boosting turbulence, disturbs the flow field around the fuel rod and affects dynamic behavior of the nuclear fuel rods. Few studies on this problem can be found in the literature because these effects depend on the specific natures of the support and the design of the system. This work shows how the dynamics of a multi-span fuel rod can be affected by the turbulent flow, which is discretely activated by a flow mixer. By solving a state-space form of the eigenvalue equation for a multi-span fuel rod system, the critical velocity at which a fuel rod becomes unstable was established. Based on the simulation results, we evaluated how stability of a multi-spanned nuclear fuel rod with mixing vanes can be affected by the coolant flow in an operating reactor core.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권9호
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• pp.517-523
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• 2007

For the preparation of tricalciumaluminate $(C_3A)$ clinker, in traditional clinkering method using oxides and carbonates as a raw material, uneconomical repetition of burning have been necessary to avoid the melting of clinker by eutectic reaction in the system $CaO-Al_2O_3$. In this study, special starting raw materials for the clinker burning were prepared from a mixture of oyster shell and aluminium hydroxide by heating to $1100^{\circ}C$ and hydrating at $30^{\circ}C$. The starting raw materials, hardened body with weak hydraulic strength, were mainly composed of $C_3AH_6$ formed by resolution-precipitation mechanism of the system $CaO-Al_2O_3-H_2O$. By heating them, relatively pure $C_3A$ clinker could be obtained by one-time burning at the fairly lower temperature than that of conventional method. The easier formation of $C_3A$ clinker seemed to be caused by higher compositional homogeneity and stoichiometry of the starting materials, high surface area and crystallographic instability of the thermally decomposed products, and the catalytic effect of decomposed moisture on the early-stage crystallization of calciumaluminates. The basic hydration behavior of the clinker was also confirmed.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.2141-2145
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• 2004

As part of study on thermal hydraulic behavior in the reactor cavity under external vessel cooling in the APR (Advanced Power Reactor) 1400, one dimensional two phase flow of steady state in the reactor cavity have been analyzed to investigate a coolant circulation mass flow rate in the annulus region between the reactor vessel and the insulation material using the RELAP5/MOD3 computer code. The RELAP5/MOD3 results have shown that a two phase natural circulation flow of 300 - 600 kg/s is generated in the annulus region between the reactor vessel and the insulation material when the external vessel cooling has been applied in the APR 1400. An increase in the heat flux of the inner vessel leads to an increase of the coolant mass flow rate. An increase in the coolant outlet area leads to an increase in the coolant circulation mass flow rate, but the coolant inlet area does not effective on the coolant circulation mass flow rate. The change of the lower coolant outlet to a lower position affects the coolant circulation mass flow rate, but the variation trend is not consistent.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제49권6호
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• pp.1310-1317
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• 2017

GASFLOW-MPI is a widely used scalable computational fluid dynamics numerical tool to simulate the fluid turbulence behavior, combustion dynamics, and other related thermal-hydraulic phenomena in nuclear power plant containment. An efficient scalable linear solver for the large-scale pressure equation is one of the key issues to ensure the computational efficiency of GASFLOW-MPI. Several advanced Krylov subspace methods and scalable preconditioning methods are compared and analyzed to improve the computational performance. With the help of the powerful computational capability, the large eddy simulation turbulent model is used to resolve more detailed turbulent behaviors. A backward-facing step flow is performed to study the free shear layer, the recirculation region, and the boundary layer, which is widespread in many scientific and engineering applications. Numerical results are compared with the experimental data in the literature and the direct numerical simulation results by GASFLOW-MPI. Both time-averaged velocity profile and turbulent intensity are well consistent with the experimental data and direct numerical simulation result. Furthermore, the frequency spectrum is presented and a -5/3 energy decay is observed for a wide range of frequencies, satisfying the turbulent energy spectrum theory. Parallel scaling tests are also implemented on the KIT/IKET cluster and a linear scaling is realized for GASFLOW-MPI.