Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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2005.05a
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pp.425-426
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2005
1. The oxide thickness on the fuelled test rods was within the following range from 7 ${\mu}m$ to 17 ${\mu}m$. In general, the HANA claddings showed better corrosion behavior than the two reference alloys (A-Cladding and Zr-4). 2. The weight gains of corrosion coupons were ranged from 21 to 56 mg/$dm^2$.
The vibration of fuel rods in axial flow is a universally recognized issue within both engineering and academic communities due to its significant importance in ensuring structural safety. This paper aims to thoroughly investigate the stability and nonlinear vibration of a fuel rod subjected to axial flow in a newly designed high temperature gas cooled reactor. Considering the possible presence of thermal expansion and large deformation in practical scenarios, the thermal effect and geometric nonlinearity are modeled using the von Karman equation. By applying Hamilton's principle, we derive the comprehensive governing equation for this fluid-structure interaction system, which incorporates the quadratic nonlinear stiffness. To establish a connection between the fluid and structure aspects, we utilize the Galerkin method to solve the perturbation potential function, while employing mode expansion techniques associated with the structural analysis. Following convergence and validation analyses, we examine the stability of the structure under various conditions in detail, and also investigate the bifurcation behavior concerning the buckling amplitude and flow velocity. The findings from this research enhance the understanding of the underlying physics governing fuel rod behavior in axial flow under severe yet practical conditions, while providing valuable guidance for reactor design.
Some soluble species may not be solubility-limited or congruent-released with the matrix species. For example, during the operation of the nuclear reactor, the fission products can be accumulated in the fuel-cladding gap, voids, and grain boundaries of the fuel rods. In the waste package for spent-fuel placed in a geologic repository, the high solubility species of these fission products accumulated in the“gap”, e.g. cesium or iodine are expected to dissolve rapidly when ground water penetrates fuel rods. The time and space dependent mass transport for high solubility nuclides in the gap is analyzed, and its numerical illustrations are demonstrated. The approximate solution that is valid for all times is developed, and validated by comparison with an asymptotic solution and the solution obtained by the numerical inversion of Laplace transform covering the entire time span.
This paper presents in detail the hydraulic characteristic measurements using LDV(Laser Doppler Velocimetry) in subchannels of a HANARO, KAERI research reactor, fuel bundle. The fuel bundle consists of 18 axially finned rods with 3 spacer grids and has a cylindrical configuration. Axial velocity and turbulent intensity were measured. The effects of the spacer grids on the turbulent flow were investigated using the experimental results. Pressure drops for each component of the fuel bundle were measured, and the friction factors of the fuel bundle and the loss coefficients for the spacer grids were estimated from the measured pressure drops. The turbulent thermal mixing phenomena were discussed.
Chae, Heetaek;Lee, Choong Sung;Park, Jong Man;Kim, Heemoon;Kim, Yeon Soo
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.6
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pp.899-906
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2018
The irradiation performance of $U_3Si$ dispersion fuel in an Al matrix, $U_3Si-Al$, under the Hi-Flux Advanced Neutron Application Reactor (HANARO) design full-power condition of 30 MW was tested for full-power qualification of the fuel. A test assembly was fabricated containing 18 fuel rods made with atomized $U_3Si$ powder manufactured at the Korea Atomic Energy Research Institute. The test assembly was irradiated for 188 full-power operation days in the HANARO subject to the normal fuel-loading scheme and achieved about 60 at% U-235 average burnup and 75 at% U-235 peak burnup. The maximum linear power of the test assembly was 98 kW/m. Nondestructive and destructive postirradiation examinations were conducted. The measured postirradiation examination data were compared with data from previous irradiations and the design criteria required for HANARO fuel. Consequently, it was concluded that in-pile performance was acceptable and fuel integrity was maintained, and the behavior satisfied the fuel design requirements.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.8
no.2
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pp.7-13
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2012
A spacer grid which is one of the most important structural components in a pressurized water reactor fuel is an interconnected array of slotted grid straps, welded at the intersections to form an egg-crate structure. The spacer grid is required to not only protect fuel rods stably but also have sufficient lateral crush strength for the sake of enabling shut-down of the nuclear reactor during abnormal operating environments. Then, the lateral crush strength of the spacer grid is closely related with welding quality of the spacer grid. Previous research on the crush strength analysis of the spacer grid had been performed using only parent material properties. In this study, to investigate the effect on the crush strength of the spacer grid when used mechanical properties in weld zone instead of parent material properties, crush strength analysis considering mechanical properties in weld zone obtained from the instrumented indentation technique was performed and compared the results with the previous research.
In this paper, three types of operational and industrial absorbers used at research reactors, including Ag-In-Cd alloy, $B_4C$, and Hf are selected for sensitivity analyses. Their integral effects on the main neutronic core parameters important to safety issues are investigated. These parameters are core excess reactivity, shutdown margin, total reactivity worth of control rods, thermal neutron flux, power density distribution, and Power Peaking Factor (PPF). The IAEA 10 MW benchmark core is selected as the case study to verify calculations. A two-dimensional, three-group diffusion model is selected for core calculations. The well-known WIMS-D4 and CITATION reactor codes are used to carry out these calculations. It is found that the largest shutdown margin is gained using the $B_4C$; also the lowest PPF is gained using the Ag-In-Cd alloy. The maximum point power densities belong to the inside fuel regions surrounding the central flux trap (irradiation position), surrounded by control fuel elements, and the peripheral fuel elements beside the graphite reflectors. The greatest and least fluctuation of the point power densities are gained by using $B_4C$ and Ag-In-Cd alloy, respectively.
In, Wang Kee;Shin, Chang Hwan;Lee, Chi Young;Lee, Chan;Chun, Tae Hyun;Oh, Dong Seok
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.12
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pp.815-824
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2016
The fuel assembly for pressurized water reactor (PWR) consists of fuel rod bundle, spacer grid and bottom/top end fittings. The cooling water in high pressure and temperature is introduced in lower plenum of reactor core and directed to upper plenum through the subchannel which is formed between the fuel rods. The main thermal-hydraulic performance parameters for the PWR fuel are pressure drop and critical heat flux in normal operating condition, and quenching time in accident condition. The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has been developing an advanced PWR fuel, dual-cooled annular fuel and accident tolerant fuel for the enhancement of fuel performance and the localization. For the key thermal-hydraulic technology development of PWR fuel, the KAERI LWR fuel team has conducted the experiments for pressure drop, turbulent flow mixing and heat transfer, critical heat flux(CHF) and quenching. The computational fluid dynamics (CFD) analysis was also performed to predict flow and heat transfer in fuel assembly including the spent fuel assembly in dry cask for interim repository. In addition, the research cooperation with university and nuclear fuel company was also carried out to develop a basic thermal-hydraulic technology and the commercialization.
This article presents clean core criticality calculations and control rod worth calculations for TRIGA (Training, Research, Isotope production-General Atomics) Mark II research reactor benchmark cores using Winfrith Improved Multi-group Scheme-D/4 (WIMS-D/4) and Program for Reactor In-core Analysis using Diffusion Equation (PRIDE) codes. Cores 133 and 134 were analyzed in 2-D (r, ${\theta}$) and 3-D (r, ${\theta}$, z), using WIMS-D/4 and PRIDE codes. Moreover, the influence of cross-section data was also studied using various libraries based on Evaluated Nuclear Data File (ENDF/B-VI.8 and VII.0), Joint Evaluated Fission and Fusion File (JEFF-3.1), Japanese Evaluated Nuclear Data Library (JENDL-3.2), and Joint Evaluated File (JEF-2.2) nuclear data. The simulation results showed that the multiplication factor calculated for all these data libraries is within 1% of the experimental results. The reactivity worth of the control rods of core 134 was also calculated with different homogenization approaches. A comparison was made with experimental and reported Monte Carlo results, and it was found that, using proper homogenization of absorber regions and surrounding fuel regions, the results obtained with PRIDE code are significantly improved.
Numerical computations of radioactivities and decay energies in a spent fuel have been carried out for designing of a hot cell. Optimum wall and window thicknesses that can preserve spent fuel rods for experimental purposes are estimated with burnup rate of 33,000 MWD/T(U) which is nearly maximum from a pressurized water reactor such as the Go-Ri Unit 1. Before putting the spent fuels into a hot cell, it is assumed for thickness estimates of shield materials that they are cooled in a storage tay for several lime intervals. Considered are various types of shield materials through which changing the distances from a source to an observation point is also made.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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