As the operating time in nuclear power plants (NPPs) increases, the integrity of nuclear components may be continually degraded due to aging effects of systems, structures and components. Recently, a number of NPPs are being operated beyond their design life to produce more electricity without shutting down. The critical issue in extending a lifetime is to maintain the level of safety during the extended operation period while satisfying the international regulatory standards. Therefore, it is beneficial to build a monitoring system to measure an aging status. In this paper, the Aging Monitor (AM) based on lots of aging database obtained from the operating plants and research results on the aging effects was developed to monitor, manage and evaluate the aging phenomena systematically and effectively in NPPs. The AM for the CANDU is divided into 6 modules: (1) Aging Alarm/Coloring Monitor, (2) Aging Database, (3) Aging Document, (4) Real-time Integrity Monitor, (5) Surveillance and Inspection Management System, and (6) Continued Operation and Periodic Safety Review (PSR) Safety Evaluation. The proposed system is expected to provide the integrity assessment for the major mechanical components of an NPP under concurrent working environments.
Maintenance activities are regarded as a key part of the repairable deteriorating system because they maintain the equipment in good condition. In practice, many maintenance policies are used in engineering fields to reduce unexpected failures and slow down the deterioration of the system. However, in traditional maintenance policies, maintenance activities have often been assumed to be performed at the same time interval, which may result in higher operational costs and more system failures. Thus, this study presents two non-periodic preventive maintenance (PM) policies for repairable deteriorating systems, employing the failure rate of the system as a conditional variable. In the proposed PM models, the failure rate of the system was restored via the failure rate reduction factors after imperfect PM activities. Operational costs were also considered, which increased along with the operating time of the system and the frequency of PM activities to reflect the deterioration process of the system. A numerical example was provided to illustrate the proposed PM policy. The results showed that PM activities performed at a low failure rate threshold slowed down the degradation of the system and thus extended the system lifetime. Moreover, when the operational cost was considered in the proposed maintenance scheme, the system replacement was more cost-effective than frequent PM activities in the severely degraded system.
본 논문에서는 넓은 저지대역과, 저지대역내에 결함 모드를 포함할 수 있는 포토닉 밴드갭(PBG) 구조에 관하여 연구하였다. PBG 구조에서 λg/4 변환기를 이용하여 주기적인 저지대역 중에서 특정 저지대역을 제거할 수 있었으며, 제거된 저지대역의 중심주파수에 해당하는 주기를 가지는 일반적인 PBG 구조를 직렬로 연결함으로써 넓은 저지대역을 구현하였다. 이것은 저지대역의 겹침 문제를 효과적으로 해결한 것으로써 넓은 저지대역 안에서 결함 모드를 이용할 수 있게 되었으며, 넓은 저지대역내에서 다중 스위치의 구현을 가능하게 하였다.
Two dimensional photonic crystals (2D PCs) have been fabricated by a double exposure holographic method using a He-Cd laser with a wavelength of 442nm. The arrays of the 2D PCs exhibit variable lattice structures from square to triangle according to a change of rotating angle $({\gamma})$ for double exposure beams. In addition, the period and filling factor of PCs as well as the forms (dot or antidot) could be controlled by experimental conditions. $A l.18-{\mu}m-thick$ resist was spin-coated on Si substrate and the 1st holographic exposure was carried out at incident angle $({\theta})$ of $11^{\circ}$. Then the sample was rotated to ${\gamma}=45^{\circ}{\sim}90^{\circ}$ and the 2nd holographic process was performed at ${\theta}=11^{\circ}$. The variation of diffraction efficiency during the exposure process was observed using a He-Ne laser in real time. The images of 2D PCs prepared were analyzed by SEM and AFM. We believe that the double holographic method is a tool suitable to realize the 2D PCs with a periodic array of large area.
균열진전에 관한 많은 실험결과는 피로 균열진전 과정이 확률과정(stochastic process)임을 보여주고 있다. 따라서, 피로 균열진전에 관한 연구는 확률론적 기반에서 다루어져야 한다. 본 연구에서는 균열의 진전과정을 discrete Markov process로 가정하여, Bogdanoff가 제안한 Markov chain model(MCM)을 이용하여 구조물의 신뢰도를 평가할 수 있는 방법을 제시한다. 본 연구에서는 구조부재의 파괴형태로 누출, 소성붕괴 그리고 취성파괴를 취하였으며, 초기 균열크기의 변동성, 검사의 효과 등이 고려되었다. 또한, 불규칙 하중은 등가음력의 개념을 도입하여 처리하였다. 그리고, 구조물에의 계산례를 통하여 본 연구의 유용성을 보였다.
Most of the fatigue fractures of various machine structures start at discontinuities or small defects. In this study property of crack growth of titanium alloy was also analyzed to investigate the difference compared with the carbon steel. Titanium alloy has very high specific strength, and the material is widely utilized in advanced engineering fields such as aerospace, atomic energy and ocean development because of its excellence in corrosion and heat resistance. Generally the machine structures experience irregular loadings rather than periodic forces. The prediction of the fatigue life therefore has been analyzed to provide fundamentals of the design and estimation of the machine structures under irregular loading conditions.
A health monitoring system becomes a useful tool to obtain information on long term behavior of the important railway structures such as very long span and special type bridges. The health monitoring system not only gives the direct measurement data of the railway bridges but also provides the basic data on the maintenance of the structures. Therefore, periodic calibrations of the health monitoring system will be a necessary step toward precise and accurate assessment of the railway bridges. In this study, the calibration and gauge factor readjustment process made for the health monitoring system installed in the railroad bridges is reviewed and some findings are explained in detail: specifically, the calibrators made for this purpose are illustrated and the regression processes of the calibration on long-term displacement using water level sensor, longitudinal displacement using LVDT sensor, instantaneous displacement using LVDT sensors and accelerometer are described in full length. Based on the regression results, it was found that the gauge factors need to be readjusted according to the regression equation but, since the deviation or shift is not serious so far, long-term observation on each sensor is also recommended. Future work will be concentrated on the long-term analysis of each sensor and on the database creation so that the assessment of the structures is possible.
In this paper, mesoscale optical surface structures are found to possess both geometric and wave optics features. The study reveals that geometric optic analysis cannot correctly predict the experimental results of light transmission or reflection by mesoscale optical structures, and that, for reliable analyses, a hybrid approach incorporating both geometric and wave optic theories should be employed. By analyzing the transmission patterns generated by the mesoscale periodic pyramid prism plates, we show that the wave optic feature is mainly ascribed to the edge diffraction effect and we estimate the relative contributions of the wave optic diffraction effect and the geometric refraction effect to the total scattering field distribution with respect to the relative dimension of the structures.
The spanwise growth of turbulence structures in turbulent pipe flow was investigated using the direct numerical simulation data of Re𝜏 = 544, 934 and 3008. Two-point correlations and pre-multiplied energy spectra of streamwise velocity fluctuations were examined along the spanwise direction. The arclength direction is defined as r𝛳, which is useful for an analogy with the spanwise direction for channels or boundary layers; here, r and 𝛳 are the radial distance from the core and the azimuthal angles, respectively. Both analyses showed that the arclength scales increased with increasing the wall-normal distance. It showed that the coherent structures were confined in the core region due to the crowding effect of a circular pipe geometry. The pipe flow simulation could describe a realistic geometrical flow along the azimuthal direction, unlike the simulations of turbulent channel or boundary layer flow using periodic boundary conditions along the spanwise direction. The present results provided the spanwise organization of energy-containing motions over a broad range of scales in turbulent pipe flow.
본 연구에서는 355 nm 파장의 나노초 레이저를 비정질 실리콘 박막에 조사하여 형성된 주기적 laser-induced periodic surface structure (LIPSS) 구조의 분광학적 특성을 연구하였다. 지름 196 ㎛의 가우시안 빔을 단위면적당 레이저 펄스 190-280회, 레이저 빔의 세기는 100-130 mJ/cm2 범위에서 'ㄹ' 자 형태로 2차원 스캔하였다. 그 결과 Si 박막 표면에 ~300 nm 주기의 LIPSS 구조가 레이저 편광에 수직 방향으로 정렬되었다. 시료의 투과율 스펙트럼을 측정하여 transverse-electric 편광과 transverse-magnetic 편광에 대해서 각각 700 nm, 500 nm 근방에서 dip이 관측되었다. 이 현상을 설명하기 위해 1차원 격자구조 모델을 이용하여 rigorous coupled-wave analysis를 이용한 시뮬레이션을 하여 편광에 따른 도파모드 공진에 의한 특성임을 규명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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