The nuclear fuel cycle plant is composed of various subsystems such as a fuel storage and delivery system (SDS), a tokamak exhaust processing system, a hydrogen isotope separation system, and a tritium plant analytical system. Korea is sharing in the construction of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) fuel cycle plant with the EU, Japan, and the US, and is responsible for the development and supply of the SDS. Hydrogen isotopes are the main fuel for nuclear fusion reactors. Metal hydrides offer a safe and convenient method for hydrogen isotope storage. The storage of hydrogen isotopes is carried out by absorption and desorption in a metal hydride bed. These reactions require heat removal and supply respectively. Accordingly, the rapid storage and delivery of hydrogen isotopes are enabled by a rapid cooling and heating of the metal hydride bed. In this study, we designed and manufactured a vertical-type hydrogen isotope storage bed, which is used to enhance the cooling performance. We present the experimental details of the cooling performances of the bed using various cooling parameters. We also present the modeling results to estimate the heat transport phenomena. We compared the cooling performance of the bed by testing different cooling modes, such as an isolation mode, a natural convection mode, and an outer jacket helium circulation mode. We found that helium circulation mode is the most effective which was confirmed in our model calculations. Thus we can expect a more efficient bed design by employing a forced helium circulation method for new beds.
Park, S.H.;Chu, Y.;Kim, Y.O.;Yonekawa, H.;Chang, Y.B.;Woo, I.S.;Lee, H.J.;Park, K.R.
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
/
제14권2호
/
pp.24-27
/
2012
The superconducting coil system is one of the most important components in Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR), which has been operated since 2008. $Nb_3Sn$ and NbTi superconductors are being used for cable-in-conduit conductors (CICCs) of the KSTAR toroidal field (TF) and poloidal field (PF) coils. The CICCs are cooled by forced-flow supercritical helium about 4.5 K. The temperature, pressure and mass flow rate of the supercritical helium in the CICCs are interacting with each other during the operation of the coils. The complicate behaviors of the supercritical helium have an effect on the operation and the efficiency of the helium refrigeration system (HRS) by means of, for instance, pressure drop. The hydraulic characteristics of the supercritical helium have been monitored while the TF coils have stably achieved the full current of 35 kA. In other hands, the PF coils have been operated with various pulsed or bipolar mode, so the drastic changes happen in view of hydraulics. The heat load including AC loss on the coils has been analyzed according to the measurement. These activities are important to estimate the temperature margin in various PF operation conditions. In this paper, the latest hydraulic behaviors of PF coils during KSTAR operation are presented.
KSTAR in-vessel cryo-pump has been installed in the vacuum vessel top and bottom side with up-down symmetry for the better plasma density control in the D-shape H-mode. The cryogenic helium lines of the in-vessel cryo-pump are located at the vertical positions from the vacuum vessel torus center 2,000 mm. The inductive electrical potential has been optimized to reduce risk of electrical breakdown during plasma disruption. In-vessel cryo-pump consists of three parts of coaxial circular shape components; cryo-panel, thermal shield and particle shield. The cryo-panel is cooled down to below 4.5 K. The cryo-panel and thermal shields were made by Inconel 625 tube for higher mechanical strength. The thermal shields and their cooling tubes were annealed in air environment to improve the thermal radiation emissivity on the surface. Surface of cryo-panel was electro-polished to minimize the thermal radiation heat load. The in-vessel cryo-pump was pre-assembled on a test bed in 180 degree segment base. The leak test was carried out after the thermal shock between room temperature to $LN_2$ one before installing them into vacuum vessel. Two segments were welded together in the vacuum vessel and final leak test was performed after the thermal shock. Commissioning of the in-vessel cryo-pump was carried out using a temporary liquid helium supply system.
Fundamental failure mode in a laminated composite pinned-joint is proposed to assess damage resulting from stress concentration in the plate. The joint area is a region with stress concentrations thus a complicated stress state exists. The modeling of damage in a laminated composite pinned-joint presents many difficulties because of the complexity of the failure process. In order to model progressive from initial to final, finite element methods are used rather than closed form stress analyses. Failure analysis must be a logical combination of suitable failure criteria and appropriate material properties degradation rules. In this study, the material properties which were obtained in previous study, the preparing process of the bearing strength test for a pinned joint CFRP composite plate subjected to in-plane loading at low temperature, and the FEM result of progressive damage model using ANSYS program are summarized to assess the structural safety of CFRP plate used in the magnetic supporting post of KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research).
Chang, Doo-Hee;Park, Min;Jeong, Seung Ho;Kim, Tae-Seong;Lee, Kwang Won;In, Sang Ryul
한국진공학회:학술대회논문집
/
한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
/
pp.241.1-241.1
/
2014
The large-area high-power radio-frequency (RF) driven ion sources based on the negative hydrogen (deuterium) ion beam extraction are the major components of neutral beam injection (NBI) systems in future large-scale fusion devices such as an ITER and DEMO. Positive hydrogen (deuterium) RF ion sources were the major components of the second NBI system on ASDEX-U tokamak. A test large-area high-power RF ion source (LAHP-RaFIS) has been developed for steady-state operation at the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) to extract the positive ions, which can be used for the NBI heating and current drive systems in the present fusion devices, and to extract the negative ions for negative ion-based plasma heating and for future fusion devices such as a Fusion Neutron Source and Korea-DEMO. The test RF ion source consists of a driver region, including a helical antenna and a discharge chamber, and an expansion region. RF power can be transferred at up to 10 kW with a fixed frequency of 2 MHz through an optimized RF matching system. An actively water-cooled Faraday shield is located inside the driver region of the ion source for the stable and steady-state operations of RF discharge. The characteristics and uniformities of the plasma parameter in the RF ion source were measured at the lowest area of the expansion bucket using two RF-compensated electrostatic probes along the direction of the short- and long-dimensions of the expansion region. The plasma parameters in the expansion region were characterized by the variation of loaded RF power (voltage) and filling gas pressure.
The wave-cutoff tool is a new diagnostic method to measure electron density and electron temperature. Most of the plasma diagnostic tools have the disadvantage that their application to processing plasma where toxic and reactive gases are used gives rise to many problems such as contamination, perturbation, precision of measurement, and so on. We can minimize these problems by using the wave-cutoff method. Here, we will present the results obtained through the development of the wave-cutoff diagnostic method. The frequency spectrum characteristics of the wave-cutoff probe will be obtained experimentally and analyzed through the microwave field simulation by using the CST-MW studio simulator. The plasma parameters are measured with the wave-cutoff method in various discharge conditions and its results will be compared with the results of Langmuir probe. Another disadvantage is that other diagnostic methods spend a long time (~ a few seconds) to measure plasma parameters. In this presentation, a fast measurement method will be also introduced. The wave-cutoff probe system consists of two antennas and a network analyzer. The network analyzer provides the transmission spectrum and the reflection spectrum by frequency sweeping. The plasma parameters such as electron density and electron temperature are obtained through these spectra. The frequency sweeping time, the time resolution of the wave-cutoff method, is about 1 second. A short pulse with a broad band spectrum of a few GHz is used with an oscilloscope to acquire the spectra data in a short time. The data acquisition time can be reduced with this method. Here, the plasma parameter measurement methods, Langmuir probe, pulsed wave-cutoff method and frequency sweeping wave-cutoff method, are compared. The measurement results are well matched. The real time resolution is less than 1 ?sec. The pulsed wave-cutoff technique is found to be very useful in the transient plasmas such as pulsed plasma and tokamak edge plasma.
A prototype long pulse ion source was developed, and the beam extraction experiments of the ion source were carried out at the Neutral Beam Test Stand (NBTS) of the Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR). The ion source consists of a magnetic bucket plasma generator, with multi-pole cusp fields, and a set of tetrode accelerators with circular apertures. Design requirements for the ion source were a 120kV/65A deuterium beam and a 300 s pulse length. Arc discharges of the plasma generator were controlled by using the emission-limited mode, in turn controlled by the applied heating voltage of the cathode filaments. Stable and efficient arc plasmas with a maximum arc power of 100 kW were produced using the constant power mode operation of an arc power supply. A maximum ion density of $8.3{\times}10^{11}\;cm^{-3}$ was obtained by using electrostatic probes, and an optimum arc efficiency of 0.46 A/kW was estimated. The accelerating and decelerating voltages were applied repeatedly, using the re-triggering mode operation of the high voltage switches during a beam pulse, when beam disruptions occurred. The decelerating voltage was always applied prior to the accelerating voltage, to suppress effectively the back-streaming electrons produced at the time of an initial beam formation, by the pre-programmed fast-switch control system. A maximum beam power of 0.9 MW (i.e. $70\;kV{\times}12.5\;A$) with hydrogen was measured for a pulse duration of 0.8 s. Optimum beam perveance, deduced from the ratio of the gradient grid current to the total beam current, was $0.7\;{\mu}perv$. Stable beams for a long pulse duration of $5{\sim}10\;s$ were tested at low accelerating voltages.
The KSTAR Magnet Power Supply (MPS) was dedicated to the SC coil commissioning and $1^{st}$ plasma experiment as a part of the system commissioning. Although many efforts to develop large-current power supplies that are useful for high power electronic devices have been made in various application fields, such as for large metal-plating devices, there were clear discrepancies between conventional power supply technologies and that for the SC coils due to the special SC coil load conditions. Therefore, most of the power supply technologies for the SC coils were a challenge in the domestic research area due to their limited application. However, the MPS commissioning result showed that all of the hardware and controlling software operated well, and this result finally led to the success of SC coil commissioning and the KSTAR $1^{st}$ plasma experiment. This paper will describe key features of KSTAR MPS for the $1^{st}$ plasma experiment, and will also report the commissioning results of the magnet power supplies.
The history of nuclear fusion research in Korea is rather short compared to that of advanced countries. However, since the mid-1990s, at which time the construction of KSTAR was about to commence, fusion research in Korea has been actively carried out in a wide range of areas, from basic plasma physics to fusion reactor design. The flourishing of fusion research partly owes to the fact that industrial technologies in Korea including those related to the nuclear field have been fully matured, with their quality being highly ranked in the world. Successive pivotal programs such as KSTAR and ITER have provided diverse opportunities to address new scientific and technological problems in fusion as well as to draw young researchers into related fields. The frame of the Korean nuclear fusion program is now changing from a small laboratory scale to a large national agenda. Coordinated strategies from different views and a holistic approach are necessary in order to achieve optimal efficiency and effectiveness. Upon this background, the present paper reflects upon the road taken to arrive at this point and looks ahead at the coming future in nuclear fusion research activities in Korea.
A nuclear fusion fuel cycle plant is composed of various subsystems such as a hydrogen isotope storage and delivery system, a tokamak exhaust processing system, and a hydrogen isotope separation system. Korea shares in the construction of the International Thermonuclear Experimental Reactor fuel cycle plant with the EU, Japan and US, and is responsible for the development and supply of the storage and delivery system. We thus present details on the hydrogen isotope process safety. The main safety analysis procedure is to use a hazard and operability study. Nine segments were studied how the plant might deviate from its design purpose. We present a detailed description of the process, examine every part of it to determine how deviations from the design intent can occur and decide whether these deviations can give rise to hazards. We determine possible causes and note protective systems, evaluate the consequences of the deviation, and recommend actions to achieve our safety goal.
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.