The electrolytic reduction of a spent oxide fuel involves liberation of the oxygen in a molten LiCl electrolyte, which is a chemically aggressive environment that is too crosive for typical structural materials. Therefore, it is essential to choose the optimum material for the process equipment for handling a molten salt. In this study, the corrosion behavior of pyro-carbon made by CVD was investigated in a molten LiCl-$Li_2O$ salt under an oxidation atmosphere at $650^{\circ}C$ and $750^{\circ}C$ for 72 hours. Pyro-carbon showed no chemical reactions with the molten salt because of its low wettability between pyro-carbon and the molten salt. As a result of XRD analysis, pyro-carbon exposed to the molten salt showed pure graphite after corrosion tests. As a result of TGA, whereas the coated layer by CVD showed high anti-oxidation, the non-coated layer showed relatively low anti-oxidation. The stable phases in the reactions were $C_{(S)}$, $Li_2CO_{3(S)}$, $LiCl_{(l)}$, $Li_2O$ at $650^{\circ}C$ and $C_{(S)}$, $LiCl_{(l)}$, $Li_2O_{(S)}$ at $750^{\circ}C$. $Li_2CO_{(S)}$ was decomposed at $750^{\circ}C$ into $Li_2O_{(S)}$ and $CO_{2(g)}$.
Thermal batteries are primary power sources for military applications requiring high reliability, robustness and long storage life. Conventional electrodes for thermal batteries are prepared by compacting powder mixtures into pellets. Separator is composed of halide mixture, such as LiCl-KCl eutectic salt, blended with MgO to immobilize the molten salt. In order to increase the power density and energy density, the resistance of electrolyte should be reduced because the resistance of electrolyte is predominant in thermal batteries. In this study, wetting behaviors and impregnation weight of molten salts as well as the micro structures of ceramic felt were investigated to be applicable to thin electrolyte. Discharge performances of single cell with the ceramic separator impregnated by molten salt were evaluated also. Zirconia felt with high porosity and large pore outperformed alumina felt in wetting characteristics and molten salt impregnation as well as discharge performances. Based on the results of this study, ceramic felt separator impregnated with molten salt have revealed as an alternative of conventional thick MgO based separator with no conspicuous sign of thermal runaway by short circuit.
초고온원자로(VHTR) 설계에 있어 중간열수송루프(IHTL) 및 중간열교환기(IHX) 설계는 고온의 운전조건($950^{\circ}C$ 이상)으로 인하여 공학적으로 어려운 과제 중 하나로 알려져있다. 본 연구에서는 LiF, NaF 및 KF(46.5:11.5:42.0 mole %)의 공융혼합물인 Flinak molten salt 를 IHTL 의 열수송매체로 고려하였다. Flinak molten salt 의 세관에서의 열수력 특성을 평가하기 위하여 직경이 1.4 mm 인 원형관을 이용하여 고온의 가스와 Flinak 을 열교환할 수 있는 이중관식 열교환기를 구성하여 실험하였다. 실험 결과 층류유동에서 측정된 Flinak 의 마찰계수는 이론식인 64/Re 에 근접하였고 Nusselt 수는 일반적으로 3.66 에서 4.36 범위에 들었다.
He, Zhao;Zhao, Hongchao;Song, Jinliang;Guo, Xiaohui;Liu, Zhanjun;Zhong, Yajuan;Marrow, T. James
Nuclear Engineering and Technology
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제54권4호
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pp.1161-1166
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2022
Green pitch coke with an average particle size of 2 mm was adopted as densifier and added to the raw materials of conventional A3-3 matrix graphite (MG) to prepare modified A3-3 matrix graphite (MMG) by the quasi-isostatic molding method. The structure, mechanical and thermal properties were assessed. Compared with MG, MMG had a more compact structure, and exhibited improved properties of higher mechanical strength, higher thermal conductivity and better molten salt barrier performance. Notably, under the same infiltration pressure of 5 atm, the fluoride salt occupation of MMG was only 0.26 wt%, whereas it was 15.82 wt% for MG. The densification effect of green pitch coke endowed MMG with improved properties for potential use in the spherical fuel elements of molten salt reactor.
In the present work, we carried out a molecular dynamics study of the kinetic properties of the FLiNaK molten salt, as well as a detailed study of the structure of this salt melt. The high value of the self-diffusion coefficient of fluorine ions is due to the large number of Coulomb repulsions between the most numerous negative ions. The calculated values of shear viscosity are in good agreement with the experimental data, as well as with the reference data obtained on the basis of finding the most reliable data. The total and partial functions of the radial distribution are calculated. According to the statistical analysis, fluorine ions have the greatest numerical diversity in the environment of similar ions, and sodium ions with the lowest representation in FLiNaK, have the least such diversity. For the subsystem of fluorine ions, the rotational symmetry of the fifth order is the most pronounced. Some of the fluorine ions form linear chains consisting of three atoms, which are not formed for positive ions. The results of the work give an understanding of the behavior molten FLiNaK under operating conditions in a molten salt reactor and will find application in future studies of this molten salt.
$(Pb_{1-x} La_x)(Zr_{0.65} Ti_{0.35})_{1-x/4}O_3$ (PLZT X/65/35) powders were prepared by molten salt synthesis using NaCl-K Cl and conventional calcining of oxides. The effects of molten salt on formation and charactrization of PLZT powder and on dielectric piezolectric and optical properties of PLZT ceramics were studied, The completed PLZT powder formation in the presence of fused salt was attained at 50-10$0^{\circ}C$ lower temperature than that in solid state reaction and the particle size of the powder made by molten salt synthesis was markedly increased with increasing calcining temperature. The substitution of Na and/or K ions in NaCl-KCl for Pb ion in process of molten salt synthesis was increased with increasing La concentration Z. These substituted Na and/or K ions were identified as the origins of decreasing coupl-ing factor and optical transmittance of PLZT ceramics.
Despite the recent growth of interest in molten salt reactor technology and the crucial role which heat transfer plays in the design of power reactors, specific studies on the design of heat exchangers for the Molten Salt Fast Reactor have not yet been performed. In this work we deliver a preliminary but quantitative analysis of the intermediate heat exchangers, based on reference design data from the SAMOFAR H2020-Euratom project. Two different promising reference technologies are selected for study thanks to their compactness features, the Printed Circuit and the Helical Coil heat exchangers. We present preliminary design results for each technology, based on simplified design tools. Results highlight the limiting effects of the compactness constraints imposed on the fuel salt inventory and the allowed size. Large pressure drops on both flow sides are to be expected, with negative consequences on pumping power and natural circulation capabilities. The small size required for the flow channels also represents possible fabrication issues and safety concerns regarding channel blockage.
본 연구에서는 기체(공기)-액체(용융탄산염) 이상 흐름계(용융염산화 공정)에서 공기유속(0.05~0.22 m/sec) 및 탄산용융염의 온도($870{\sim}970^{\circ}C$)가 흐름영역 전이특성에 미치는 영향을 공기 체류량의 drift-flux 및 차압요동의 추계학적 해석을 통하여 규명하였다. 흐름영역이 시작되는 공기 체류량값은 공기체류량-drift flux 그래프를 통하여 구하였다. 흐름영역 전이가 시작되는 공기 체류량 값은 탄산용융염의 온도가 증가함에 따라서 증가하였는데 이는 탄산용융염의 온도가 증가함에 따라서 액상의 점도와 표면장력의 감소로 인한 계의 안정화 때문이며 계의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 기포특성(평균기포크기 및 상승속도)을 drift-flux 모델식을 적용하여 추정하였다. 흐름영역전이 특성을 좀 더 정량적으로 특성화하기 위하여 차압요동신호를 상공간투영 및 Kolmogorov entropy를 이용하여 해석하였다. Kolmogorov entropy는 탄산용융염의 온도가 증가함에 따라 감소하였으며 공기유속이 증가함에 따라서 증가하였으나 흐름영역에 따라서 다른 경향성을 나타내었고 흐름영역이 시작되는 공기유속값은 공기체류량의 drift-flux 해석으로 유도된 결과와 동일하였다.
The electrolytic reduction of spent oxide fuel involves the liberation of oxygen in a molten LiCl electrolyte, which results in a chemically aggressive environment that is very corrosive fir typical structural materials. So, it is essential to choose the optimum material f3r the process equipment handling molten salt. In this study, the corrosion behavior of Al-Y coated Haynes 263 in a molten salt of $LiCl-Li_2O$ under oxidation atmosphere was investigated at $650^{\circ}C$ for $72\~168$ hours. The corrosion rate of Al-Y coated Haynes 263 was low while that of bare Haynes 263 was high in a molten salt of $LiCl-Li_2O$. Al-Y coated Haynes 263 improved the corrosion resistance better than bare Haynes 263 alloy. An Al oxide layer acts as a protective film which Prohibits Penetration of oxygen. Corrosion Products were formed $Li(Ni,Co)O_2$ and $LiTiO_2$ on bare Haynes 263, but $LiAlO_2,\;Li_5Fe_5O_8\;and\;LiTiO_2$ on Al-Y coated Haynes 263.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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