International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.4
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pp.324-333
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2009
This paper presents a numerical simulation study of the transient behavior of a $2{\times}340MW$ pump-turbine power plant, where the results show an unstable behavior at runaway. First, the modeling of hydraulic components based on equivalent schemes is presented. Then, the 2 pump-turbine test case is presented. The transient behavior of the power plant is simulated for a case of emergency shutdown with servomotor failure on Unit 1. Unstable operation at runaway with a period of 15 seconds is properly simulated using a 1-dimensional approach. The simulation results points out a switch after 200 seconds of the unstable behavior between a period of oscillations initially of 15 seconds to a period of oscillation of 2.16 seconds corresponding to the hydraulic circuit first natural period. The pressure fluctuations related to both the rigid and elastic water column mode are presented for oscillation mode characterization. This phenomenon is described as a switch between a rigid and an elastic water column oscillation mode. The influence of the rotating inertia on the switch phenomenon is investigated through a parametric study.
Park, Yerim;Shin, Hoyoung;Kim, Seungwoo;Jin, Youngho;Kim, Dong Ha;Jae, Moosung
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.9
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pp.2859-2865
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2021
One of the important issues raised from the Fukushima-Daiichi accident is the safety of multi-unit sites when simultaneous accidents occur at the site and recently a multi-unit PSA methodology is being developed worldwide. Since all operation modes of the plant should be considered in the multi-unit PSA, the accident analysis needs to be performed for shutdown operation modes, too. In this study, a station blackout during the mid-loop operation is selected as a reference scenario. The overall accident progression for the mid-loop operation is slower than that for the full-power operation because the residual heat per mass of coolant is about 6 times lower than that in the mid-loop scenario. Though the fractions of Cs released from the core to the RCS in both operation modes are almost the same, the amount of Cs delivered to the containment atmosphere is quite different due to the chemisorption in the RCS. While 45.5% of the initial inventory is chemisorbed on the RCS surfaces during the full-power operation, only 2.2% during the mid-loop operation. The containment remains intact during the mid-loop operation, though 83.9% of Cs is delivered to the containment.
Jung, Jae-Wook;Ha, Jeong-Gon;Hahm, Daegi;Kim, Min Kyu
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.25
no.3
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pp.129-135
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2021
After the manual shutdown of the Wolseong nuclear power plant due to an earthquake in Gyeongju in 2016, anxiety about the earthquake safety of nuclear power plants has become a major social issue. The shear wall structure used as a major structural element in nuclear power plants is widely used as a major structural member because of its high resistance to horizontal loads such as earthquakes. However, due to the complexity of the structure, it is challenging to predict the dynamic characteristics of the structure. In this study, a three-story shear wall structure is fabricated, and the in-structure response characteristics of the shear wall structure are evaluated through shaking table tests. The test is performed using the Gyeongju earthquake that occurred in 2016, and the response characteristics due to the domestic earthquake are evaluated.
Park, Jong-beom;Lee, Sang-Jeong;Lee, Eun-ho;Park, No-Cheol;Kim, Yong-beom
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.6
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pp.1658-1668
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2019
Nuclear power generates a large portion of the energy used today and plays an important role in energy development. To ensure safe nuclear power generation, it is essential to conduct an accurate analysis of reactor structural integrity. Accordingly, in this study, a methodology for obtaining accurate structural responses to the combined seismic and reactor coolant loads existing prior to the shutdown of a nuclear reactor is proposed. By applying the proposed analysis method to the reactor vessel internals, it is possible to derive the seismic responses considering the influence of the hydraulic loads present during operation for the first time. The validity of the proposed methodology is confirmed in this research by using the finite element method to conduct seismic and hydraulic load analyses of the advanced APR1400 1400 MWe power reactor, one of the commercial reactors. The structural responses to the combined applied loads are obtained using displacement-based and stress-based superposition methods. The safety of the subject nuclear reactor is then confirmed by analyzing the design margin according to the American Society for Mechanical Engineers (ASME) evaluation criteria, demonstrating the promise of the proposed analysis method.
Kim, Jaehwan;Jin, Sukyeong;Kim, Seongchan;Bae, Yeonkyoung
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.7
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pp.1765-1775
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2019
Multiple spurious operations (MSOs) mean multiple fire induced circuit faults causing an undesired operation of one or more systems or components. The Nuclear Energy Institute (NEI) of the United States published NEI 00-01 as guidelines for solving MSOs. And this guideline includes MSO scenarios of pressurized water reactor (PWR) and boiling water reactor (BWR). Nuclear power plant operators in U.S. analyzed MSOs under MSO scenarios included in NEI 00-01 and operators of PWRs in Korea also analyzed MSOs under the scenarios of NEI 00-01. As there are no pressurized heavy water reactors (PHWRs) in the United States, MSO scenarios of PHWRs are not included in the NEI 00-01 and any feasible scenarios have not been developed. This paper developed MSO scenarios which can be applied to PHWRs by reviewing the 63 MSO scenarios included in NEI 00-01. This study found that seven scenarios out of the 63 MSO scenarios can be applied and three more scenarios need to be developed.
A complete solution for a soluble-boron-free (SBF) small modular reactor (SMR) is pursued with a new burnable absorber concept, namely centrally-shielded burnable absorber (CSBA). Neutronic flexibility of the CSBA design has been discussed with fuel assembly (FA) analyses. Major design parameters and goals of the SBF SMR are discussed in view of the reactor core design and three CSBA designs are introduced to achieve both a very low burnup reactivity swing (BRS) and minimal residual reactivity of the CSBA. It is demonstrated that the core achieves a long cycle length (~37 months) and high burnup (~30 GWd/tU), while the BRS is only about 1100 pcm and the radial power distribution is rather flat. This research also introduces a supplementary reactivity control mechanism using stainless steel as mechanical shim (MS) rod to obtain the criticality during normal operation. A further analysis is performed to investigate the local power peaking of the CSBA-loaded FA at MS-rodded condition. Moreover, a simple $B_4C$-based control rod arrangement is proposed to assure a sufficient shutdown margin even at the cold-zero-power condition. All calculations in this neutronic-thermal hydraulic coupled investigation of the 3D SBF SMR core are completed by a two-step Monte Carlo-diffusion hybrid methodology.
The main objective of this work is to propose a reliable routine standard operation procedures (SOP) for structural health monitoring and diagnosis of nuclear power plants (NPPs). At present, NPPs have monitoring systems that can be used to obtain the quantitative health record of containment (CTMT) buildings through system identification technology. However, because the measurement signals are often interfered with by noise, the identification results may introduce erroneous conclusions if the measured data is directly adopted. Therefore, this paper recommends the SOP for signal screening and the required identification procedures to identify the dynamic characteristics of the CTMT of NPPs. In the SOP, three recommend methods are proposed including the Recursive Least Squares (RLS), the Observer Kalman Filter Identification/Eigensystem Realization Algorithm (OKID/ERA), and the Frequency Response Function (FRF). The identification results can be verified by comparing the results of different methods. Finally, a preliminary CTMT healthy record can be established based on the limited number of earthquake records. It can be served as the quantitative reference to expedite the restart procedure. If the fundamental frequency of the CTMT drops significantly after the Operating Basis Earthquake and Safe Shutdown Earthquake (OBE/SSE), it means that the restart actions suggested by the regulatory guide should be taken in place immediately.
The development of automation technology to reduce human error by minimizing human intervention is accelerating with artificial intelligence and big data processing technology, even in the nuclear field. Among nuclear power plant operation modes, the startup and shutdown operations are still performed manually and thus have the potential for human error. As part of the development of an autonomous operation system for startup operation, this paper proposes an action coordinating strategy to obtain the optimal actions. The lower level of the system consists of operating blocks that are created by analyzing the operation tasks to achieve local goals through soft actor-critic algorithms. However, when multiple agents try to perform conflicting actions, a method is needed to coordinate them, and for this, an action coordination strategy was developed in this work as the upper level of the system. Three quantification methods were compared and evaluated based on the future plant state predicted by plant parameter prediction models using long short-term memory networks. Results confirmed that the optimal action to satisfy the limiting conditions for operation can be selected by coordinating the action sets. It is expected that this methodology can be generalized through future research.
Changju Song;Tae Young Kong;Seongjun Kim;Jinho Son;Hwapyoung Kim;Jiung Kim;Hee Geun Kim
Journal of Radiation Industry
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v.17
no.3
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pp.239-256
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2023
The classification of the radiation work performed in Korean nuclear power plants (NPPs) must be understood to provide workers with more comprehensive radiation protection. This study used annual reports on occupational exposure to investigate and analyze the similarities and differences in the radiation work performed in Korean NPPs with pressurized water reactors (PWRs) and pressurized heavy water reactors (PHWRs). The results showed that the radiation work performed in Korean NPPs could be classified into three categories. Category 1 contains work at the highest level. This work can be divided into individual tasks belonging to Category 2, which enables the evaluation of the radiation dose during the work. The work in Category 2 consists of tasks from Category 3, which contains basic detailed tasks that are not further subdivided. This study emphasized the need for the systematic management of the radiation work performed in both Korean PWRs and PHWRs, such as the tasks in Category 3, which are similar, with similar working conditions, for PWRs and PHWRs. It also suggested the need to establish a list of radiation work for decommissioning because Kori Unit 1 and Wolsong Unit 1 are currently in permanent shutdown and preparations are being made for their decommissioning.
Local wall thinning and integrity degradation caused by several mechanisms, such as flow accelerated corrosion (FAC), cavitation, flashing and/or liquid drop impingements, are a main concern in carbon steel piping systems of nuclear power plant in terms of safety and operability. Thinned pipe management program (TPMP) had been developed and optimized to reduce the possibility of unplanned shutdown and/or power reduction due to pipe failure caused by wall thinning in the secondary side piping system. This program also consists of several technical elements such as prediction of wear rate for each component, prioritization of components for inspection, thickness measurement, calculation of actual wear and wear rate for each component. Decision making is associated with replacement or continuous service for thinned pipe components. Establishment of long-term strategy based on diagnosis of plant condition regarding overall wall thinning is also essential part of the program. Prediction models of wall thinning caused by FAC had been established for 24 operating nuclear plants. Long term strategies to manage the thinned pipe component were prepared and applied to each unit, which was reflecting plant specific design, operation, and inspection history, so that the structural integrity of piping system can be maintained. An alternative integrity assessment criterion and a computer program for thinned piping items were developed for the first time in the world, which was directly applicable to the secondary piping system of nuclear power plant. The thinned pipe management program is applied to all domestic nuclear power plants as a standard procedure form so that it contributes to preventing an accident caused by FAC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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