Hong June Park;Sun Young Chang;Kyung Su Kim;Pascal Claude Leverd;Joo Hyun Moon;Jong-Il Yun
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.4
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pp.571-576
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2023
The initial development plans for the six reactor designs, soon after the release of Generation IV International Forum (GIF) TRM in 2002, were characterized by high ambition [1]. Specifically, the sodium-cooled fast reactor (SFR) and very-high temperature reactor (VHTR) gained significant attention and were expected to reach the validation stage by the 2020s, with commercial viability projected for the 2030s. However, these projections have been unrealized because of various factors. The development of reactor designs by the GIF was supposed to be influenced by events such as the 2008 global financial crisis, 2011 Fukushima accident [2, 3], discovery of extensive shale oil reserves in the United States, and overly ambitious technological targets. Consequently, the momentum for VHTR development reduced significantly. In this context, the aims of this study were to compare and analyze the development progress of the six Gen IV reactor designs over the past 20 years, based on the GIF roadmaps published in 2002 and 2014. The primary focus was to examine the prospects for the reactor designs in relation to spent nuclear fuel burning in conjunction with small modular reactor (SMR), including molten salt reactor (MSR), which is expected to have spent nuclear fuel management potential.
A directly heated $SO_3$ decomposer for the sulfur-iodine and hybrid-sulfur processes has been introduced and analyzed using the computational fluid dynamics (CFD) code CFX 11. The use of a directly heated decomposition reactor in conjunction with a very high temperature reactor (VHTR) allows for higher decomposition reactor operating temperatures. However, the high temperatures and strongly corrosive operating conditions associated with $SO_3$ decomposition present challenges for the structural materials of decomposition reactors. In order to resolve these problems, we have designed a directly heated $SO_3$ decomposer using RA330 alloy as a structural material and have performed a CFD analysis of the design based on the finite rate chemistry model. The CFD results show the maximum temperature of the structural material could be maintained sufficiently below 1073 K, which is considered the target temperature for RA 330. The CFD simulations also indicated good performance in terms of $SO_3$ decomposition for the design parameters of the present study.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.10
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pp.1249-1255
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2011
A PHE (Process Heat Exchanger) is a key component required to transfer heat energy of $950^{\circ}C$ generated in a VHTR (Very High Temperature Reactor) to a chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. A small-scale PHE prototype made of Hastelloy-X was scheduled for testing in a small-scale gas loop at the Korea Atomic Energy Research Institute. In this study, as a part of the evaluation of the high-temperature structural integrity of the PHE prototype, high-temperature structural analysis modeling, and macroscopic thermal and elastic-plastic structural analysis of the PHE prototype were carried out under the gas-loop test conditions as a preliminary qwer123$study before carrying out the performance test in the gas loop. The results obtained in this study will be used to design the performance test setup for the modified PHE prototype.
Park, Soyoung;Heo, Gyunyoung;Yoo, YeonJae;Lee, SangIL
Journal of Energy Engineering
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v.25
no.4
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pp.85-92
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2016
Since the power density of the VHTR(Very High Temperature Reactor) is lower, there is less possibility of core melt. VHTR has no risk of explosion caused by hydrogen generation when the loss of coolant accident occurs, which is another advantage. Along with safety benefit, it can be used as a process heat supplier near demand facilities because coolant temperature is very high enough to be used for industrial purpose. In this paper, we designed the primary system using VHTR and the secondary system providing electricity and process heat. Based on that 350 MW thermal reactor proposed by NGNP(Next Generation Nuclear Part), we developed conceptual model that the IHX(Intermediate Heat Exchanger) loop transports 300 MW thermal energy to the secondary system. In addition, we analyzed thermodynamic behavior and performed the efficiency analysis and optimization study depending on major parameters.
A very high-temperature gas reactor (VHTR) is one of the next generation nuclear reactors owing to its safety, high energy efficiency, and proliferation-resistance. Heat is transferred from the primary helium loop to the secondary helium loop through an intermediate heat exchanger (IHX). Under VHTR environment Alloy 617 is being considered a candidate Ni-based superalloy for the IHX of a VHTR, owing to its good creep resistance, phase stability and corrosion resistance at high temperature. In this study, high-temperature corrosion tests were carried out at 850 - $950^{\circ}C$ in air and impure helium environments. Alloy 617 specimens showed a parabolic oxidation behavior for all temperatures and environments. The activation energy for oxidation was 154 kJ/mol in helium environment, and 261 kJ/mol in an air environment. The scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) results revealed that there were a Cr-rich surface oxide layer, Al-rich internal oxides and depletion of grain boundary carbide after corrosion test. The thickness and depths of degraded layers also showed a parabolic relationship with the time. A corrosion rate of $950^{\circ}C$ in impure helium was higher than that in an air environment, caused by difference in the outer oxide morphology.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.9
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pp.1189-1194
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2013
The Intermediate Heat Exchanger (IHX) of a Very High Temperature Reactor (VHTR) is a core component that transfers the high heat of $950^{\circ}C$ generated in the VHTR to a hydrogen production plant. The Korea Atomic Energy Research Institute manufactured a lab-scale prototype of a Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) as a candidate for an IHX. In this study, as a part of a high-temperature structural integrity evaluation of the lab-scale PCHE prototype made of SUS316L, we carried out high temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and elastic structural analysis for the lab-scale PCHE prototype under helium experimental loop (HELP) test conditions as a precedent study prior to the performance test in HELP.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.9
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pp.1137-1143
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2011
The IHX (intermediate heat exchanger) of a VHTR (very high-temperature reactor) is a core component that transfers the high heat generated by the VHTR at $950^{\circ}C$ to a hydrogen production plant. Korea Atomic Energy Research Institute manufactured a small-scale prototype of a PCHE (printed circuit heat exchanger) that was being considered as a candidate for the IHX. In this study, as a part of high-temperature structural integrity evaluation of the small-scale PCHE prototype, we carried out high-temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and elastic structural analysis for the small-scale PCHE prototype under small-scale gas-loop test conditions. The modeling and analysis were performed as a precedent study prior to the performance test in the small-scale gas loop. The results obtained in this study will be compared with the test results for the small-scale PCHE. Moreover, these results will be used in the design of a medium-scale PCHE prototype.
Kim, Woo-Gon;Park, Jae-Young;Kim, Seon-Jin;Hong, Sung-Deok;Kim, Yong-Wan
Korean Journal of Metals and Materials
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v.50
no.10
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pp.721-728
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2012
This paper evaluates the reliability of creep rupture life under service conditions of Alloy 617, which is considered as one of the candidate materials for use in a very high temperature reactor (VHTR) system. A Z-parameter, which represents the deviation of creep rupture data from the master curve, was used for the reliability analysis of the creep rupture data of Alloy 617. A Service-condition Creep Rupture Interference (SCRI) model, which can consider both the scattering of the creep rupture data and the fluctuations of temperature and stress under any service conditions, was also used for evaluating the reliability of creep rupture life. The statistical analysis showed that the scattering of creep rupture data based on Z-parameter was supported by normal distribution. The values of reliability decreased rapidly with increasing amplitudes of temperature and stress fluctuations. The results established that the reliability decreased with an increasing service time.
The jet pump can be used in a test device of a nuclear reactor for high flow amplification as it reduces inlet flow requirement and thereby size of the process components. In the present work, a miniature jet pump was designed to meet high flow amplification greater than 3. Subsequently, experiments were carried out using a test setup for design validation and performance evaluation of the jet pump for different parameters. It was observed that a minimum pressure of 0.6 bar (g) was required for the secondary fluid inside the jet pump to ensure cavitation free performance at high amplification. Spacing between the nozzle tip and the mixing chamber entry point had significant effect on the performance of the jet pump. Variation in primary flow, temperature and area ratio also affected the performance. It was observed that at high flow amplification, the analytical solution differed significantly from experimental results due to very large velocities encountered in the miniature size jet pump.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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