Bang, Jungjin;Choi, Gi Hyeon;Jerng, Dong-Wook;Bae, Sung-Won;Jang, Sunghyon;Ha, Sang Jun
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.1
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pp.152-161
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2022
We analyzed mitigation strategies for steam generator tube rupture (SGTR) accidents using MARS code under both full-power and low-power and shutdown (LPSD) conditions. In general, there are two approaches to mitigating SGTR accidents: supplementing the reactor coolant inventory using safety injection systems and depressurizing the reactor coolant system (RCS) by cooling it down using the intact steam generator. These mitigation strategies were compared from the viewpoint of break flow from the ruptured steam generator tube, the core integrity, and the possibility of the main steam safety valves opening, which is associated with the potential release of radiation. The "cooldown strategy" is recommended for break flow control, whereas the "RCS make-up strategy" is better for RCS inventory control. Under full power, neither mitigation strategy made a significant difference except for on the break flow while, in LPSD modes, the RCS cooldown strategy resulted in lower break and discharge flows, and thus less radiation release. As a result, using the cooldown strategy for an SGTR under LPSD conditions is recommended. These results can be used as a fundamental guide for mitigation strategies for SGTR accidents according to the operational mode.
Background: Steam generator (SG) is one of the significant components in the nuclear steam supply system. A variety of SGs have been designed and used in nuclear reactor systems. Every SG has advantages and disadvantages. A brief account of some of the existing SG designs is presented in this study. A high surface to volume ratio of a SG is required in small modular reactors to occupy the least space. In this paper, performance improvement for SGs of integral small modular reactor is proposed. Aims/Methods: For this purpose, cross-grooved microfins have been incorporated on the inner surface of the helical tube to enhance heat transfer. The primary objective of this work is to investigate thermal-hydraulic behavior of the proposed improvements through modeling in RELAP5-3D. Results and Conclusions: The results are compared with helical-coiled SGs being used in IRIS (International Reactor Innovative and Secure). The results show that the tube length reduces up to 11.56% keeping thermal and hydraulic conditions fixed. In the case of fixed size, the steam outlet temperature increases from 590.1 K to 597.0 K and the capability of power transfer from primary to secondary also increases. However, these advantages are associated with some extra pressure drop, which has to be compensated.
Concerns over reliability assessments of the main components in nuclear power plants (NPPs) related to aging and continuous operation have increased. The conventional reliability assessment for main components uses experimental correlations under general conditions. Most NPPs have been operating in Korea for a long time, and it is predictable that NPPs operating for the same number of years would show varying extent of aging and degradation. The conventional reliability assessment does not adequately reflect the characteristics of an individual plant. Therefore, the reliability of individual components and an individual plant was estimated according to operating data and conditions. It is essential to reflect aging as a characteristic of individual NPPs, and this is performed through prognostics. To handle this difficulty, in this paper, the general path model/Bayes, a data-based prognostic method, was used to update the reliability estimated from the generic database. As a case study, the authors consider the aging for steam generator tubes in NPPs and demonstrate the suggested methodology with data obtained from the probabilistic algorithm for the steam generator tube assessment program.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.9
no.1
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pp.40-47
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2013
The capacity factor of nuclear power plant in Korea is the highest level in the world. However, the integrity assessment of nuclear power plant is depended on foreign country. Especially, most eddy current testing systems for inspecting steam generators in nuclear power plant are currently imported from USA, Canada, and so on. Therefore, the eddy current testing system can react more active and adaptive from economic and managerial standpoint for actual nuclear power plants in Korea is required. In this paper, an eddy current testing system for inspecting steam generators in nuclear power plants is introduced. Frequency generator, analog circuit, analog digital converter circuit, and digital control circuit are composed in eddy current testing system. A benchmarking of acquisition system and acquisition software, eddynet 11i made by Zetec, and modifications are carried out based on the test environment of Korea nuclear power plants. Finally, all eddy current apparatus are integrated to inspect steam generator tubes in nuclear power plants.
Laser cladding technology was studied as a method for upgrading the present repair procedures of damaged tubes in a nuclear steam generator and Doosan subsequently developed and designed a new Laser Cladding Repair System. One of the important features of this newly developed Laser Cladding Repair System is that molten metal can be deposited on damaged tube surfaces using a laser beam and filler wire without the need to install sleeves inside the tube. Laser cladding qualification tests on the steam generator tube material, Alloy 600, were performed according to ASME Section IX. Residual stress analyses were performed for weld metal and heat affected zone of as-welded and PWHT with SYSWELD software.
An experiment was performed for the OECD/NEA ROSA-2 Project with the large-scale test facility (LSTF), which simulated a steam generator tube rupture (SGTR) accident due to a double-ended guillotine break of one of steam generator (SG) U-tubes with operator recovery actions in a pressurized water reactor. The relief valve of broken SG opened three times after the start of intact SG secondary-side depressurization as the recovery action. Multi-dimensional phenomena specific to the SGTR accident appeared such as significant thermal stratification in a cold leg in broken loop especially during the operation of high-pressure injection (HPI) system. The RELAP5/MOD3.3 code overpredicted the broken SG secondary-side pressure after the start of the intact SG secondary-side depressurization, and failed to calculate the cold leg fluid temperature in broken loop. The combination of the number of the ruptured SG tubes and the HPI system operation difference was found to significantly affect the primary and SG secondary-side pressures through sensitivity analyses with the RELAP5 code.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.2
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pp.183-191
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2023
The potential impact of hypothetical accidents that occur during the immediate and deferred dismantling of the Kori Unit 1 steam generator has been comprehensively evaluated. The evaluation includes determining the inventory of radionuclides in the Steam Generator based on surface contamination measurements, assuming a rate of release for each accident scenario, and applying external and internal exposure dose coefficients to assess the effects of radionuclides on human health. The evaluation also includes calculating the atmospheric dispersion factor using the PAVAN code and analyzing three years of meteorological data from Kori NPP to determine the degree of diffusion of radionuclides in the atmosphere. Overall, the effective dose for residents living in the Exclusion Area Boundary (EAB) of Kori NPP is predicted, an it is found that the maximum level of the dose is 0.034% compared to the annual dose limit of 1 mSv for the general public. This implies that the potential impact of hypothetical accidents on human health discussed above is within acceptable limits.
A marine reactor shows very different thermal-hydraulic characteristics compared to a land- based reactor. Especially, study on the variation of flow field due to ship motions such as inclination, heaving and rolling is essential since the flow variation has great influence on the reactor cooling capability. In this study, the natural circulation characteristics of integral type marine reactor with modular steam generators were analyzed using computational fluid dynamics code, CFX-4, for inclined conditions. The numerical analyses are performed using the results of natural circulation experiments for integral reactor which are already conducted at Seoul National University. From the results, it was found that the flow rate in the ascending steam generator cassettes increases due to buoyancy effect. Due to this flow variation, temperature difference occurs at the outlets of the each steam generator cassettes. which is mitigated through downcomer by thermal mixing. Also, around the upper pressure header the flow from descending hot leg goes up to the ascending steam generator cassettes due to large natural circulation driving force in ascending steam generator cassettes. From this result, the increase of How rate in the ascending steam generator cassettes could be understood qualitatively.
Jo Jong Chull;Jhung Myung Jo;Kim Woong Sik;Choi Young Hwan;Kim Hho Jung;Kim Tae Hyung
Nuclear Engineering and Technology
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v.35
no.5
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pp.442-453
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2003
This study investigates the safety assessment of the potential for fretting-wear damages on steam generator (SG) U-tubes caused by foreign object in operating nuclear power plants. The operating SG shell-side flow field conditions are obtained from three-dimensional SG flow calculation using the ATHOS3 code. Modal analyses are performed for the finite element modelings of U-tubes to get the natural frequency, corresponding mode shape and participation factor. The wear rate of U-tube caused by foreign object is calculated using the Archard formula and the remaining life of the tube is predicted. Also, discussed in this study is the effect of the flow velocity and vibration of the tube on the remaining life of the tube.
Jo Jong Chull;Jhung Myung Jo;Kim Woong Sik;Choi Young Hwan;Kim Hho Jung
Nuclear Engineering and Technology
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v.36
no.4
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pp.364-373
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2004
This study investigates the fluidelastic instability characteristics of helical steam generator type tubes used in operating nuclear power plants. To obtain a natural frequency, corresponding mode shape, and participation factor, modal analyses using various conditions are performed for helical type tubes. Investigated are the effects of the number of turns, the number of supports, and the status of the inner fluid on the modal and fluidelastic instability characteristics of the tubes, which are expressed in terms of the natural frequency, the corresponding mode shape, and the stability ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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