Taeyun Kim;Bo-Young Han;Seongwoo Yang;Jaegi Lee ;Gwang-Min Sun;Byung-Gun Park;Sung-Joon Ye
Nuclear Engineering and Technology
/
제55권11호
/
pp.3996-4001
/
2023
The High-flux Advanced Neutron Application Reactor (HANARO) produces radioisotopes (RIs) (131I, 192Ir, etc.) through neutron irradiation on various RI production targets. Among them, 177Lu and 166Ho are particularly promising owing to their theranostic characteristics that facilitate simultaneous diagnosis and treatment. Prior to neutron irradiation, evaluating the nuclear heating of the RI production target is essential for ensuring the thermal-hydraulic safety of HANARO. In this study, the feasibility of producing 177Lu and 166Ho using irradiation holes of HANARO was investigated in terms of thermal-hydraulic safety. The nuclear heating rates of the RI production target by prompt and delayed radiation were calculated using MCNP6. The calculated nuclear heating rates were used as an input parameter in COMSOL Multiphysics to obtain the temperature distribution in an irradiation hole. The degree of temperature increase of the 177Lu and 166Ho production targets satisfied the safety criteria of HANARO. The nuclear heating rates and temperature distribution obtained through the in silico study are expected to provide valuable insight into the production of 177Lu and 166Ho using HANARO.
지반의 열-수리 현상에 대한 수치해석에서 경계조건은 해석결과의 정확도에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 지반과 대기의 상호작용을 고려한 열-수리 경계조건을 제시하였다. 지면의 에너지 평형은 태양복사, 지구복사, 바람에 의한 대류, 수분 증발에 대한 잠열 그리고 지중으로의 열전도로 구성된다. 각각의 열흐름에 대한 방정식을 제시하고, 불포화 지반의 열-수리 현상에 대한 해석프로그램과 연계하여 수치해석을 수행하였다. 울산기상대에서 관측된 기상데이터를 이용한 수리-열적 해석에서 실측된 지표면 온도와 수치해석 결과가 매우 유사하였다. 낮시간의 수분 증발에 의한 잠재열은 비포장 지면의 온도를 낮추며, 야간시간에는 지면조건의 영향이 감소한 열적평형 상태에 도달하였다. 지면의 온도변화는 지중으로 깊어질수록 열확산으로 감소하였다. 지표면의 온도가 주요 관심사인 수치해석에서는 지반과 대기의 열-수리적 상호작용을 고려한 수치해석을 수행해야 한다.
Gas-cooled space reactor, which adopts He-Xe gas mixture as working fluid, is a better choice for megawatt power generation. In this paper, thermal-hydraulic characteristics of He-Xe gas mixture in 2×2 rod bundle wrapped with helical wires is numerically investigated. The velocity, pressure and temperature distribution of the coolant are obtained and analyzed. The results show that the existence of helical wires forms the vortexes and changes the velocity and temperature distribution. Hot spots are found at the contact corners between helical wires and fuel rods. The highest temperature of the hot spots reach 1600K, while the mainstream temperature is less than 400K. The helical wire structure increases the friction pressure drop by 20%-50%. The effect extent varies with the pitch and the number of helical wires. The helical wire structure leads to the reduction of Nusselt number. Comparing thermal-hydraulic performance ratios (THPR) of different structures, the THPR values are all less than 1. It means that gas-cooled space reactor adopting helical wires could not strengthen the core heat removal performance. This work provides the thermal-hydraulic design basis for He-Xe gas cooled space nuclear reactor.
RELAP5/MOD3.2 was modified to perform the thermal-hydraulic safety analysis for HANARO transients. Several aspects of RELAP5/MOD3.2 were modified or replaced by new features to properly simulate the unique HANARO characteristics such as the finned fuel element, the cooling mechanisms by both plate type heat exchanger and the natural circulation. Especially, the heat transfer packages were modified to be more appropriate for the safety analysis and the heat transfer models were developed for the plate type heat exchanger as well as natural circulation through the pool water. This modified version of RELAP5/MOD3.2 is renamed as RELAP5/HANARO. The thermal-hydraulic simulations of the single fuel pin test and plate type heat exchanger were peformed to assess the realistic predicting capabilities of RELAP5/HANARO and compared with experimental results and manufacturer's data in this paper. In addition, the natural circulation experiment using the scaled bundle was simulated to validate the capability of RELAP5/HANARO. The simulation results show almost similar trend with experimental data. Therefore, it is proved that RELAP5/HANARO has a confidence to use for the safety analyses of HANARO.
The present study is to assess the applicability of the best-estimate thermal-hydraulic code, MARS 1.4, for the analysis of thermal-hydraulic behavior in PWRs during natural circulation conditions. The code simulates a natural circulation test, BETHSY test 4. la, which was conducted on the integral test facility of BETHSY. The test represented the cooling states of the primary cooling system under single-phase natural circulation, two-phase natural circulation and the reflux condensation mode with conditions corresponding to the residual power, 2% of the rated core power value and 6.8 MPa at the secondary system. Based on MARS 1.4 calculations, the major thermal-hydraulic behaviors during natural circulation are evaluated and the differences between the experimental data and calculated results are identified. The calculated results show generally good behavior with regard to the experimental results; the region of single-phase natural circulation is 100-92% of the initial mass inventory, two-phase natural circulation is 84-63 %, and the reflux condensation mode occurred below 58 %. U-tubes empty and the core uncovery are obtained at 39 % and 34 % of the initial mass inventory, respectively.
To provide tile information ell severe accident progression is very important for advanced or new type of nuclear power plant (NPP) design. A parametric study, therefore was performed to investigate the effect of thermal hydraulic design parameters ell severe accident progression of pressurized water reactors (PWRs), Nine parameters, which are considered important in NPP design or severe accident progression, were selected among the various thermal hydraulic design parameters. The backpropagation neural network (BPN) was used to determine parameters, which might more strongly affect the severe accident progression, among mile parameters. For training. different input patterns were generated by the latin hypercube sampling (LHS) technique and then different target patterns that contain core uncovery time and vessel failure time were obtained for Young Gwang Nuclear (YGN) Units 3&4 using modular accident analysis program (MAAP) 3.0B code. Three different severe accident scenarios, such as two loss of coolant accidents (LOCAs) and station blackout(SBO), were considered in this analysis. Results indicated that design parameters related to refueling water storage tank (RWST), accumulator and steam generator (S/G) have more dominant effects on the progression of severe accidents investigated, compared to tile other six parameters.
As part of the $AP1000^{TM}$ pressurized water reactor design certification program, a series of integral systems tests of the nuclear steam supply system was performed at the APEX-1000 test facility at Oregon State University. These tests provided data necessary to validate Westinghouse safety analysis computer codes for AP1000 applications. In addition, the tests provided the opportunity to investigate the thermal-hydraulic phenomena expected to be important in AP1000 small-break loss of coolant accidents (SBLOCAs). The APEX-1000 facility is a 1/4-scale pressure and 1/4-scale height simulation of the AP1000 nuclear steam supply system and passive safety features. A series of eleven tests was performed in the APEX-1000 facility as part of a U.S. Department of Energy contract. In all, four SBLOCA tests representing a spectrum of break sizes and locations were simulated along with tests to study specific phenomena of interest. The focus of this paper is the SBLOCA tests. The key thermal-hydraulic phenomena simulated in the APEX-1000 tests, and the performance and interactions of the passive safety-related systems that can be investigated through the APEX-1000 facility, are emphasized. The APEX-1000 tests demonstrate that the AP1000 passive safety-related systems successfully combine to provide a continuous removal of core decay heat and the reactor core remains covered with considerable margin for all small-break LOCA events.
Multi-dimensional analysis of reactor safety-KINS standard (MARS-KS) is a thermal-hydraulic code to simulate multiple design basis accidents in reactors. The code has been essential to assess nuclear safety, but has mainly focused on light water reactors, which are in the majority in South Korea. Few previous studies considered pressurized heavy water reactor (PHWR) applications. To verify the code applicability for PHWRs, it is necessary to develop MARS-KS input decks under various transient conditions. This study proposes an input model to simulate small-break loss of coolant accidents for PHWRs. The input model includes major equipment and experimental conditions for test B9802. Calculation results for selected variables during steady-state closely follow test data within ±4%. We adopted the Henry-Fauske model to simulate break flow, with coefficients having similar trends to integrated break mass and trip time for the power supply. Transient calculation results for major thermal-hydraulic factors showed good agreement with experimental data, but further study is required to analyze heat transfer and void condensation inside steam generator u-tubes.
A numerical feasibility study was conducted to investigate the thermal-hydraulic characteristics of a steam generator with corrugated plates for a small modular reactor. Accordingly, a one-dimensional thermal-hydraulic analysis code was developed based on the existing state-of-the-art thermal-hydraulic models and correlations for corrugated plate heat exchangers. Subsequently, the pressure loss, heat transfer, and instability characteristics of the steam generator with corrugated plates were investigated according to the chevron angle and mass flux. Additionally, the characteristics of rectangular and disk-type corrugated plate steam generators with equivalent heat transfer areas were analyzed. The steam generator with disk-type corrugated plates exhibited better performance in terms of pressure loss and heat transfer rate than the rectangular type. In addition, when the mass flux decreased from the onset of boiling points, reverse gradients of the total pressure change were observed in both types. Thus, it was confirmed that Ledinegg instability could occur in the steam generator with corrugated plates. However, it was dependent on the chevron angle, and the optimal chevron angle to minimize instability was 45° under the conditions of the present analysis.
Nuclear thermal-hydraulic system analysis codes have been developed to comprehensively model nuclear reactor systems to evaluate the safety of a nuclear reactor system. For analyzing complex systems with finite computational resources, system codes usually solve simplified fluid equations for coarsely discretized control volumes with one-dimensional assumptions and replace source terms in the governing equations with constitutive relations. Wall boiling heat transfer models are regarded as essential models in nuclear safety evaluation among many constitutive relations. The wall boiling heat transfer models of two widely used nuclear system codes, RELAP5 and TRACE, are analyzed in this study. It is first described how wall heat transfer models are composed in the two codes. By utilizing the same method described in Part 1 paper, heat fluxes from the two codes are compared under the same thermal-hydraulic conditions. The significant factors for the differences are identified as well as at which conditions the non-negligible difference occurs. Steady-state simulations with both codes are also conducted to confirm how the difference in wall heat transfer models impacts the simulation results.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.