Energy consumption has been increased world widely, and the energy retain is one of the most important economic alternatives. These tendencies expand the nuclear power plants not only quantitatively but also qualitatively. Despite of the increasing construction of nuclear power plants and related facilities, every system in main control room(MCR) has been designed and administered solely based on the safety-first principles because of the specificity of nuclear industry. However, recent main control rooms started with the concept that the operators' performance could be optimized though the organic interrelation between human, machine, and environments. Now, it has been recognised in the scope of Ergonomics and Space Design which acknowledge our living spaces as Man-Environment Interface and this change connotes the MCR spaces should be special spaces rather than ordinary spaces. This research investigated domestic and foreign nuclear power plants' MCRs to suggest basic alternatives which can be applied to future MCR. With the review of characteristics of MCR, an integration of interior design, lighting and Ergonomics was explored and classified as types. Futhermore, the classification of environmental characteristics within the relationships between human, machine, and environments was developed through the case analysis of nuclear power plants. The results of this study will provide a basis of space design for system environments that the high level of safety and function are extremely important.
Nidhin, T.S.;Bhattacharyya, Anindya;Behera, R.P.;Jayanthi, T.;Velusamy, K.
Nuclear Engineering and Technology
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제49권8호
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pp.1589-1599
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2017
Field programmable gate arrays (FPGAs) are getting more attention in safety-related and safety-critical application development of nuclear power plant instrumentation and control systems. The high logic density and advancements in architectural features make static random access memory (SRAM)-based FPGAs suitable for complex design implementations. Devices deployed in the nuclear environment face radiation particle strike that causes transient and permanent failures. The major reasons for failures are total ionization dose effects, displacement damage dose effects, and single event effects. Different from the case of space applications, soft errors are the major concern in terrestrial applications. In this article, a review of radiation effects on FPGAs is presented, especially soft errors in SRAM-based FPGAs. Single event upset (SEU) shows a high probability of error in the dependable application development in FPGAs. This survey covers the main sources of radiation and its effects on FPGAs, with emphasis on SEUs as well as on the measurement of radiation upset sensitivity and irradiation experimental results at various facilities. This article also presents a comparison between the major SEU mitigation techniques in the configuration memory and user logics of SRAM-based FPGAs.
NFPA-803 has been referred as the Fire Protection Standard at the Nuclear Power Plants of Pressurized Water Reactor. This Standard has been used as the fire protection regulation, containing prescriptive requirements with deterministic methodology. Recently, with cumulative efforts by the U.S. Nuclear Regulatory Commission and Utilities in America to establish a new Standard, including a quantitative evaluation methodology, NFPA-805, the Performance-Based Standard for FIRE Protection for Light Water Reactor Electric Generating Plants was issued and approved by the American National Standards Institute as an American National Standard with an effective date of February 9, 2001. This paper presents an analysis result from the computer modeling for the fire simulation In addition, it proposes the idea that this kind of analytic method can be available for the facilities design of fire prevention and protection fields, as well as an evaluation for the fire suppression system with a quantitative analysis for the thermal phenomena in fire compartments in Nuclear Power Plants.
Background: Mitigation of primary water stress corrosion cracking (PWSCC) is a significant issue in the nuclear industry. Advanced nickel-based alloys with lower susceptibility have been adopted, although they do not seem to be entirely immune from PWSCC during normal operation. With regard to structural integrity assessments of the relevant components, an accurate evaluation of crack growth rate (CGR) is important. Methods: For the present study, the extended finite element method was adopted from among diverse meshless methods because of its advantages in arbitrary crack analysis. A user-subroutine based on the strain rate damage model was developed and incorporated into the crack growth evaluation. Results: The proposed method was verified by using the well-known Alloy 600 material with a reference CGR curve. The analyzed CGR curve of the alternative Alloy 690 material was then newly estimated by applying the proven method over a practical range of stress intensity factors. Conclusion: Reliable CGR curves were obtained without complex environmental facilities or a high degree of experimental effort. The proposed method may be used to assess the PWSCC resistance of nuclear components subjected to high residual stresses such as those resulting from dissimilar metal welding parts.
Since 2000, the frequency of earthquakes beyond the 5.0 magnitude quake has been increasing in the Korean peninsula. For instance, the 5.0-magnitude earthquake in Baekryong-do in 2003 has occurred, and recent earthquake with Gyeongju(2016) and Pohang(2017) measured respectively magnitude of 5.2 and 5.8 on the Richter scale. As results, the public concern and anxiety about earthquakes are increasing, and therefore it is necessarily required for social infrastructure to reinforce seismic design and energy production facilities directly related to the national economy and security. This study represents the analysis of seismic performance evaluation methodology such as Seismic Margin Assessment (SMA), Seismic Probabilistic Risk Assessment (SPRA), High Confidence Low Probability Failure (HCLPF) in nuclear power plants in order to develop optimal seismic performance improvement. Current methodologies to evaluate nuclear power plants are also addressed. Through review of the nuclear structure evaluation past and current trend, it contributes to be the basis for the improvement of evaluation techniques on the next generation of nuclear power plants.
For application in nuclear decommissioning, underwater laser cutting studies were conducted on thick stainless-steel plates for various cutting directions using a 6 kW fiber laser. For cutting along the horizontal direction with horizontal laser irradiation, the maximum cutting speed was 110 mm·min-1 for a 48 mm thick stainless-steel plate. For cutting along the vertical direction with horizontal laser irradiation, a maximum speed of 120 mm·min-1 was obtained for the same thickness, which confirmed that the cutting performance was similar but slightly better. Moreover, when cutting with vertically downward laser irradiation, the maximum cutting speed was 120 mm·min-1 for a plate of the same thickness. Thus, the cutting performance for vertical irradiation was nearly identical to that for horizontal irradiation. In conclusion, it was possible to cut thick stainless-steel plates regardless of the laser irradiation and cutting directions, although the assist gas rose up due to buoyancy. These observations are expected to benefit laser cutting procedures during the actual dismantling of nuclear facilities.
The importance of ensuring the inherent safety and security has been more emphasized in recent years to demonstrate the integrity of nuclear facilities under external human-induced events (e.g. aircraft crashes). This work suggests a simulation methodology to effectively evaluate the impact of a commercial aircraft engine onto a dry storage facility. A full-scale engine model was developed and verified by Riera force-time history analysis. A reinforced concrete (RC) structure of a dry storage facility was also developed and material behavior of concrete was incorporated using three constitutive models namely: Continuous Surface Cap, Winfrith, and Karagozian & Case for comparison. Strain-based erosion limits for concrete were suitably defined and the local responses were then compared and analyzed with empirical formulas according to variations in impact velocity. The proposed methodology reasonably predicted such local damage modes of RC structure from the engine missile, and the analysis results agreed well with the calculations of empirical formulas. This research is expected to be helpful in reviewing the dry storage facility design and in the probabilistic risk assessment considering diverse impact scenarios.
Compared to operational wastes, nuclear power plant (NPP) decommissioning wastes are generated in larger quantities within a short time and include diverse types with a wider range of radiation characteristics. Currently used 200 L drums and IP-2 type transport containers are inefficient and restrictive in packaging and transporting decommissioning wastes. Therefore, new packaging and transport containers with greater size, loading weight, and shielding performance have been developed. When transporting radioactive materials, radiological safety should be assessed by reflecting parameters such as the type and quantity of the package, transport route, and transport environment. Thus far, safety evaluations of radioactive waste transport have mainly targeted operational wastes, that have less radioactivity and a smaller amount per transport than decommissioning wastes. Therefore, in this study, the possible radiation effects during the transport from NPP to disposal facilities were evaluated to reflect the characteristics of the newly developed containers and decommissioning wastes. According to the evaluation results, the exposure dose to transport workers, handling workers, and the public was lower than the domestic regulatory limit. In addition, all exposure dose results were confirmed, through sensitivity analysis, to satisfy the evaluation criteria even under circumstances when radioactive materials were released 100% from the container.
This paper presents a hybrid algorithm to solve the multi-objective path planning (MOPP) problem for mobile robots in a static nuclear accident environment. The proposed algorithm mimics a real nuclear accident site by modeling the environment with a two-layer cost grid map based on geometric modeling and Monte Carlo calculations. The proposed algorithm consists of two steps. The first step optimizes a path by the hybridization of improved ant colony optimization algorithm-modified A* (IACO-A*) that minimizes path length, cumulative radiation dose and energy consumption. The second module is the high radiation dose rate avoidance strategy integrated with the IACO-A* algorithm, which will work when the mobile robots sense the lethal radiation dose rate, avoiding radioactive sources with high dose levels. Simulations have been performed under environments of different complexity to evaluate the efficiency of the proposed algorithm, and the results show that IACO-A* has better path quality than ACO and IACO. In addition, a study comparing the proposed IACO-A* algorithm and recent path planning (PP) methods in three scenarios has been performed. The simulation results show that the proposed IACO-A* IACO-A* algorithm is obviously superior in terms of stability and minimization the total cost of MOPP.
Democratic People's Republic of Korea (DPRK) has produced weapon-grade plutonium in a graphite-moderated experimental reactor at the Yongbyon nuclear facilities. The amount of plutonium produced can be estimated using the Graphite Isotope Ratio Method (GIRM), even without considering specific operational histories. However, the result depends to some degree on the operational cycle length. Moreover, an optimal cycle length can maximize the number of nuclear weapons made from the plutonium produced. For conservatism, it should be assumed that the target reactor was operated with an optimal cycle length. This study investigated the optimal cycle length using which the Calder Hall MAGNOX reactor can achieve the maximum annual production of nuclear weapons. The results show that lower enrichment fuel produced a greater number of critical plutonium spheres with a shorter optimal cycle length. Specifically, depleted uranium (0.69wt%) produced 5.561 critical plutonium spheres annually with optimal cycle lengths of 251 effective full power days. This research is crucial for understanding DPRK's potential for nuclear weapon production and highlights the importance of reactor operational strategy in maximizing the production of weapons-grade plutonium in MAGNOX reactors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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