Yuan Shen;Zhengang Duan;Chuan Lu ;Li Ji ;Caishan Jiao ;Hongguo Hou ;Nan Chao;Meng Zhang;Yu Zhou;Yang Gao
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.12
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pp.4798-4808
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2022
The porous corrosion deposits (known as CRUD) adhered to the cladding have an important effect on the heat transfer from fuel rods to coolant in PWRs. The vapor film is the main constituent in the two-phase film boiling model. This paper presents a vapor film thickness correlation, associated with CRUD porosity, CRUD chimney density, CRUD particle size, CRUD thickness and heat flux. The dependences of the vapor film thickness on the various influential factors can be intuitively reflected from this vapor film thickness correlation. The temperature, pressure, and boric acid concentration distributions in CRUD can be well predicted using the two-phase film boiling model coupled with the vapor film thickness correlation. It suggests that the vapor thickness correlation can estimate the vapor film thickness more conveniently than the previously reported vapor thickness calculation methods.
Jin-Yang Li;Jun-Liang Du;Long Gu;You-Peng Zhang;Cong Lin;Yong-Quan Wang;Xing-Chen Zhou;Huan Lin
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.2
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pp.452-459
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2023
The core power control is an important issue for the study of dynamic characteristics in China initiative accelerator driven subcritical system (CiADS), which has direct impact on the control strategy and safety analysis process. The CiADS is an experimental facility that is only controlled by the proton beam intensity without considering the control rods in the current engineering design stage. In order to get the optimized operation scheme with the stable and reliable features, the variation of beam intensity using the continuous and periodic control approaches has been adopted, and the change of collimator and the adjusting of duty ratio have been proposed in the power control process. Considering the neutronics and the thermal-hydraulics characteristics in CiADS, the physical model for the core power control has been established by means of the point reactor kinetics method and the lumped parameter method. Moreover, the multi-inputs single-output (MISO) logical structure for the power control process has been constructed using proportional integral derivative (PID) controller, and the meta-heuristic algorithm has been employed to obtain the global optimized parameters for the stable running mode without producing large perturbations. Finally, the verification and validation of the control method have been tested based on the reference scenarios in considering the disturbances of spallation neutron source and inlet temperature respectively, where all the numerical results reveal that the optimization method has satisfactory performance in the CiADS core power control scenarios.
Xiaoquan Chen;Peng Du;Rui Tian;Zhuoyao Li;Hongkun Lian;Kun Zhuang;Sipeng Wang
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.1
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pp.364-372
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2023
The space reactor is the primary energy supply for future space vehicles and space stations. The radiator is one of the essential parts of a space reactor. Therefore, the research on radiators can improve the heat dissipation power, reduce the quality of radiators, and make the space reactor smaller. Based on MOOSE multi-physics numerical calculation platform, a simulation program for the combination of heat pipe and fin at the end of heat pipe radiator is developed. It is verified that the calculation result of this program is accurate and the calculation speed is fast. Analyze the heat transfer characteristics of the combination with heat pipe and fin, and obtain its internal temperature field. Based on the calculation results, the influence of structural parameters on the heat dissipation power is analyzed. The results show that when the fin width is 0.25 m, fin thickness is 0.002 m, condensing section length is 0.5425 m and heat pipe radius is 0.014 m, the power-mass ratio is the highest. When the temperature is 700K-900K, the heat dissipation power increases 41.12% for every 100K increase in the operating temperature. Smaller fin width and thinner fin thickness can improve the power-mass ratio and reduce the radiator quality.
Husam Khalefih;Taesuk Oh;Yunseok Jeong;Yonghee Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.7
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pp.2578-2590
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2023
In this work, a 24-month two-batch fuel management strategy for the APR1400 using LEU + has been investigated, where enrichments of 5.9 and 5.2 w/o are utilized in lieu of the conventional 4-5 w/o UO2 fuel. In addition, an Accident Tolerant Fuel (ATF) clad based on the swaging technology is applied to APR1400 fuel assemblies. In this special ATF clad design, both outer and inner SS316 layers protect the conventional zircaloy clad. Erbia (Er2O3) is introduced as a burnable absorber with two-fold goals to lower the critical boron concentration in the long-cycle LEU + loaded core as well as to handle the LEU + fuel in the existing front-end fuel facilities without renewing the license. Two types of fuel assemblies with different loading of gadolinia (Gd2O3) are considered to control both the reactivity and the core radial power distribution. The erbia burnable absorber is uniformly admixed with UO2 in all fuel pins except for the gadolinia-bearing ones. In this study, two core designs were devised with different erbia loading, and core performance and safety parameters were evaluated for each case in comparison with a core design without any burnable absorbers. The core analysis was done using the two-step method. First, cross-sections are generated by the SERPENT 2 Monte Carlo code, and the 3-D neutronic analysis is performed with an in-house multi-physics nodal code KANT.
In this investigation, an improved integral trigonometric shear deformation theory is employed to examine the vibrational behavior of the functionally graded (FG) sandwich plates resting on visco-Pasternak foundations. The studied structure is modelled with only four unknowns' variables displacements functions. The simplicity of the developed model being in the reduced number of variables which was made with the help of the use of the indeterminate integral in the formulation. The current kinematic takes into consideration the shear deformation effect and does not require any shear correction factors as used in the first shear deformation theory. The equations of motion are determined from Hamilton's principle with including the effect of the reaction of the visco-Pasternak's foundation. A Galerkin technique is proposed to solve the differentials governing equations, which enables one to obtain the semi-analytical solutions of natural frequencies for various clamped and simply supported FG sandwich plates resting on visco-Pasternak foundations. The validity of proposed model is checked with others solutions found in the literature. Parametric studies are performed to illustrate the impact of various parameters as plate dimension, layer thickness ratio, inhomogeneity index, damping coefficient, vibrational mode and elastic foundation on the vibrational behavior of the FG sandwich plates.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4B
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pp.375-381
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2008
In this research, a physics based grid-multi layer distributed flood runoff model was developed to analyze discharge for the Namgang Dam Watershed ($2,293km^2$) and applied for sensitivity analysis for estimation of parameters, mainly initial soil moisture condition and saturate infiltration coefficient, which have a strong influence on discharge. Capability of the model was evaluated using VER and QER from the results of rainfall-runoff analysis and showed enhanced results of 6% compared to parameters before calibration. As the result with the sensitivity analysis of parameters, the part of the most influence on the runoff was the infiltration coefficient and ratio of layer partition. The total discharge and peak time showed comparatively precise runoff results without the initial calibration of the parameters.
Hu, Juan;Dong, Fenghui;Qiu, Yiqi;Xi, Lei;Majdi, Ali;Ali, H. Elhosiny
Steel and Composite Structures
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v.45
no.2
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pp.205-218
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2022
Proper calculation of splitting tensile strength (STS) of concrete has been a crucial task, due to the wide use of concrete in the construction sector. Following many recent studies that have proposed various predictive models for this aim, this study suggests and tests the functionality of three hybrid models in predicting the STS from the characteristics of the mixture components including cement compressive strength, cement tensile strength, curing age, the maximum size of the crushed stone, stone powder content, sand fine modulus, water to binder ratio, and the ratio of sand. A multi-layer perceptron (MLP) neural network incorporates invasive weed optimization (IWO), cuttlefish optimization algorithm (CFOA), and electrostatic discharge algorithm (ESDA) which are among the newest optimization techniques. A dataset from the earlier literature is used for exploring and extrapolating the STS behavior. The results acquired from several accuracy criteria demonstrated a nice learning capability for all three hybrid models viz. IWO-MLP, CFOA-MLP, and ESDA-MLP. Also in the prediction phase, the prediction products were in a promising agreement (above 88%) with experimental results. However, a comparative look revealed the ESDA-MLP as the most accurate predictor. Considering mean absolute percentage error (MAPE) index, the error of ESDA-MLP was 9.05%, while the corresponding value for IWO-MLP and CFOA-MLP was 9.17 and 13.97%, respectively. Since the combination of MLP and ESDA can be an effective tool for optimizing the concrete mixture toward a desirable STS, the last part of this study is dedicated to extracting a predictive formula from this model.
Changmin Kim;Young Sun Lee;Timothy C. Beers;Young Kwang Kim
Journal of The Korean Astronomical Society
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v.56
no.1
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pp.59-73
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2023
The second generation of stars in the globular clusters (GCs) of the Milky Way (MW) exhibit unusually high N, Na, or Al, compared to typical Galactic halo stars at similar metallicities. The halo field stars enhanced with such elements are believed to have originated in disrupted GCs or escaped from existing GCs. We identify such stars in the metallicity range -3.0 < [Fe/H] < 0.0 from a sample of ~36,800 giant stars observed in the Sloan Digital Sky Survey and Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope survey, and present their dynamical properties. The N-rich population (NRP) and N-normal population (NNP) among our giant sample do not exhibit similarities in either in their metallicity distribution function (MDF) or dynamical properties. We find that, even though the MDF of the NRP looks similar to that of the MW's GCs in the range of [Fe/H] < -1.0, our analysis of the dynamical properties does not indicate similarities between them in the same metallicity range, implying that the escaped members from existing GCs may account for a small fraction of our N-rich stars, or the orbits of the present GCs have been altered by the dynamical friction of the MW. We also find a significant increase in the fraction of N-rich stars in the halo field in the very metal-poor (VMP; [Fe/H] < -2.0) regime, comprising up to ~20% of the fraction of the N-rich stars below [Fe/H] = -2.5, hinting that partially or fully destroyed VMP GCs may have in some degree contributed to the Galactic halo. A more detailed dynamical analysis of the NRP reveals that our sample of N-rich stars do not share a single common origin. Although a substantial fraction of the N-rich stars seem to originate from the GCs formed in situ, more than 60% of them are not associated with those of typical Galactic populations, but probably have extragalactic origins associated with Gaia Sausage/Enceladus, Sequoia, and Sagittarius dwarf galaxies, as well as with presently unrecognized progenitors.
Sonoluminescence (SL) is the light emitting phenomenon accompanied with ultrasonic cavitation in liquid. It attracts many interests because physics behind it remains uncertain and few applications have appeared. It has been known that the color of SL changes in solutions which include metallic ions. In the present work, colors of SL in alkali metallic and alkaline earth metallic ions were considered. RGB component was used to analyze the color of SL. By using RGB component, it was found that color of SL in metallic solution can be resolved into color of SL in pure water and flame color of metal which is different from high intensity color of line spectrum of alkaline earth metal. From this result, influence of metallic ion on SL and the temperature on violent collapsing of cavitation bubble was discussed.
This study analyzes the thermal effects on the performance of an air foil thrust bearing (AFTB) using COMSOL Multiphysics to approximate actual bearing behavior under real conditions. An AFTB is a sliding-thrust bearing that uses air as a lubricant to support the axial load. The AFTB consists of top and bump foils and supports the rotating disk through the hydrodynamic pressure generated by the wedge effect from the inclined surface of the top foil and the elastic deformation of the bump foils, similar to a spring. The use of air as a lubricant has some advantages such as low friction loss and less heat generation, enabling air bearings to be widely used in high-speed rotating systems. However, even in AFTB, the effects of energy loss due to viscosity at high speeds, interface frictional heat, and thermal deformation of the foil caused by temperature increase cannot be ignored. Foil deformation derived from the thermal effect influences the minimum decay in film thickness and enhances the film pressure. For these reasons, performance analyses of isothermal AFTBs have shown few discrepancies with real bearing behavior. To account for this phenomenon, a thermal-fluid-structure analysis is conducted to describe the combined mechanics. Results show that the load capacity under the thermal effect is slightly higher than that obtained from isothermal analysis. In addition, the push and pull effects on the top foil and bump foil-free edges can be simulated. The differences between the isothermal and thermal behaviors are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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