• 제목/요약/키워드: Elemental Distribution

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Raman spectroscopy of eutectic melting between boride granule and stainless steel for sodium-cooled fast reactors

  • Hirofumi Fukai;Masahiro Furuya;Hidemasa Yamano
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권3호
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    • pp.902-907
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    • 2023
  • To understand the eutectic reaction mechanism and the relocation behavior of the core debris is indispensable for the safety assessment of core disruptive accidents (CDAs) in sodium-cooled fast reactors (SFRs). This paper addresses reaction products and their distribution of the eutectic melting/solidifying reaction of boron carbide (B4C) and stainless-steel (SS). The influence of the existence of carbon on the B4C-SS eutectic reaction was investigated by comparing the iron boride (FeB)-SS reaction by Raman spectroscopy with Multivariate Curve Resolution (MCR) analysis. The scanning electron microscopy with dispersive X-ray spectrometer was also used to investigate the elemental information of the pure metals such as Cr, Ni, and Fe. In the B4C-SS samples, a new layer was formed between B4C/SS interface, and the layer was confirmed that the formed layer corresponded to amorphous carbon (graphite) or FeB or Fe2B. In contrast, a new layer was not clearly formed between FeB and SS interface in the FeB-SS samples. All samples observed the Cr-rich domain and Fe and Ni-rich domain after the reaction. These domains might be formed during the solidifying process.

Effects of size-dependence on static and free vibration of FGP nanobeams using finite element method based on nonlocal strain gradient theory

  • Pham, Quoc-Hoa;Nguyen, Phu-Cuong
    • Steel and Composite Structures
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    • 제45권3호
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    • pp.331-348
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    • 2022
  • The main goal of this article is to develop the finite element formulation based on the nonlocal strain gradient and the refined higher-order deformation theory employing a new function f(z) to investigate the static bending and free vibration of functionally graded porous (FGP) nanobeams. The proposed model considers the simultaneous effects of two parameters: nonlocal and strain gradient coefficients. The nanobeam is made by FGP material that exists in un-even and logarithmic-uneven distribution. The governing equation of the nanobeam is established based on Hamilton's principle. The authors use a 2-node beam element, each node with 8 degrees of freedom (DOFs) approximated by the C1 and C2 continuous Hermit functions to obtain the elemental stiffness matrix and mass matrix. The accuracy of the proposed model is tested by comparison with the results of reputable published works. From here, the influences of the parameters: nonlocal elasticity, strain gradient, porosity, and boundary conditions are studied.

남해 대륙붕 표층퇴적물 중 중금속 원소의 분포 특성 (Characteristics of Heavy Metal Distribution in Surface Sediments from the south Sea of Korea)

  • 조영길;이창복
    • 한국해양학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.338-356
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    • 1994
  • 퇴적물의 지화학적 특성을 이해하기 위한 연구의 일환으로 남해 대륙붕에서 채취 된 표층퇴적물에서 9개 금속(Al, Fe, Mn, Cu, Ni, Zn, Co, Cr, Pb)의 함량을 측정하였 고, 선정된 일부 퇴적물에 대해서는 퇴적물내 금속의 화학적 존재형태에 관한 분석을 실시하였다. 퇴적물 중의 금속 함량은 전반적으로 퇴적물의 입도와 밀접한 관련성을 보여 연안해역에서 외해로 갈수록 점차 감소하는 영향을 나타내었다. 한편, 망간과 코 발트의 경우에는 타 금속에 비해 입도와의 관련성덜 뚜렷하였으며, 이것은 이들 두 금 속의 퇴적물내 존재형태별 구성이 타 금속들과 다른 현상에 기인한다. 특히 납의 함량 은 지역적인 차이를 볼 수 있을 만큼 공간적으로 증가, 혹은 감소의 경향이 뚜렷하지 않아 퇴적물내 유입경로가 나머지 금속과 다름을 시사한다. 각 금속의 화학적 존재형 태별 함량은 망간을 제외한 모든 금속에서 잔류부분이 전체함량의 평균 50% 이상을 차 지하여, 미세 광물격자 형태의 존재가 가장 중요한 것으로 나타났다. 잔류부분 외에 구리, 아연, 망간 및 철은 산화물부분에서 다음으로 높은 각각 34.4%, 23.1%, 15.5%, 13.7%의 함량을 보였으며, 카드뮴과 망간, 코발트 및 니켈은 퇴적물의 탄산염부분에서 각각 42.8%, 40.3%, 30.6%, 19.0%로 분포하여 원소별로 다른 존재형태별 함량을 보였 다. 따라서 연구지역 퇴적물내 금속의 분포는 세립한 입도의 광물성분 외에 해수중에 서 의 침전이나 금속산화물과의 공침 등에 의한 특정 지화학 물질내 존재가능성의 차 이에 따라 크게 조절되는 것으로 판단된다.

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The distribution characteristics of trace elements of fine ambient particulate in Korea

  • Lim, Jong-Myoung;Lee, Jin-Hong;Kim, Ki-Hyun
    • 분석과학
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    • 제18권3호
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    • pp.241-249
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    • 2005
  • 기기 중성자방사화분석법을 이용하여 대전시 도로변 대기분진(PM2.5)을 대상으로 As, Mn, Se, V, Zn 등의 독성금속을 포함하여 약 30여종의 미량성분을 분석하였다. 도로변 PM 2.5내 미량성분들의 농도는 자연적 발생원에 기인한 원소가 높게 나타났으며, 특히 K과 Fe이 671과 $653ng/m^3$으로 높은 농도를 보였다. 반면, Lu과 Dy는 0.01과 $0.04ng/m^3$으로 가장 낮은 농도를 보여 최대농도와 최소농도 간에는 $10^5$ 이상으로 차이가 벌어져 있음을 알 수 있었다. PM2.5와 미량성분간의 상관분석 결과, 도로변 지역에서 발생되는 PM2.5는 토양기원의 미량성분과 더 큰 상관을 보였다. 인자분석결과, 연구대상지역의 오염원은 재비산된 토양입자, 화석연료의 연소, 자동차 배기가스, 삼원촉매장치, 해염입자, 재련공장 등으로 확인되었다. 그리고 부화계수분석의 결과는 인자분석으로부터 발견된 사실과 부합함을 알 수 있었다.

Sap Temperature Distribution of the Xylem and Leaf Water Status of Apple Trees in Relation to Soil Oxygen Diffusion Rates

  • Ro, Hee-Myong
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제43권3호
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    • pp.170-175
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    • 2000
  • A pot-lysimeter experiment was conducted with 3-year-old 'Tsugaru' apple (Malus domestica Borkh) trees to examine the changes in oxygen diffusion rate (ODR) with lateral flow velocity of water through soil. The influence of lateral water flow velocity on water relations and elemental content in leaf, and sap temperature distribution patterns of the xylem of trees were also determined. Trees were grown under four soil water regimes: (1) fast laterally flowing (FWT, $2.50{\times}10^{-4}cm\;s^{-1}$), (2) slow laterally flowing (SWT, $0.25{\times}10^{-4}cm\;s^{-1}$), and (3) stagnant water table (WLT) at 60-cm, and (4) drip-irrigation at -40 kPa of soil matric potential as a control. The rate of $O_2$ diffusion converged near $2{\times}10^{-3}g\;m^{-2}\;min^{-1}$ for FWT and control soils, but decreased below $1{\times}10^{-3}g\;m^{-2}\;min^{-1}$ 40 days after treatment (DAT) for WLT soils. For SWT soils, however, the ODR at 15 cm below the soil surface was similar to that of control, but at 45 cm below the soil surface, ODR was similar to that of the WLT treatment. Leaf water potential of FWT and SWT plants was similar to that of control plants, but the values for SWT plants declined by 98 DAT. Leaf water potential of WLT plants decreased from -1.86 MPa (9 DAT) to -2.41 MPa (59 DAT) and finally down to -2.70 MPa. The sap temperature measured at 1100-hr was lowest at top and highest at bottom for FWT and control plants, but this pattern of SWT and WLT plants was disturbed from 29 DAT. However, for SWT plants, such thermal disturbance of sap temperature disappeared from 63 DAT.

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진흥제 퇴적물 시추코아시료의 깊이별 원소 축적 변화 연구 (The study of elemental depth distribution at the Jinheung catchment sediment core)

  • 윤윤열;양동윤;남욱현;조수영;이길용
    • 분석과학
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    • 제19권1호
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    • pp.45-49
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    • 2006
  • 전라북도 정읍시 진흥제 저수지의 퇴적물에서 직경 5 cm의 시추 코아를 채취하였다. 환경 변화에 따라 퇴적물에 포함된 미량원소들의 변화를 알기위해 시추코아를 1 cm 간격으로 분리한 후 각층의 주성분 및 미량성분을 중성자방사화분석법을 사용하여 분석하였다. 깊이별 각 원소들의 분포를 조사한 결과 17 cm 깊이에서 최저치를 나타내었으며, Na, K의 경우 깊이가 깊어질수록 함량이 증가하였다. 또한 퇴적물의 입도크기를 분석한 결과 17 cm 지점에서 입도크기가 작아지는 현상이 관측되고 강우량 자료와 비교한 결과 이 지점에서 미량원소들의 함량이 감소하는 경향이 나타나 이 깊이가 1969년 최대 갈수기때의 퇴적층으로 여겨져 이를 근거로 퇴적속도는 년간 $0.197g{\cdot}cm^{-2}$가 되었다.

플라즈마분자선에피탁시법으로 성장한 산화비스무스아연 박막의 구조특성 (Structural Characterization of Bismuth Zinc Oxide Thin Films Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy)

  • 임동석;신은정;임세환;한석규;이효성;홍순구;정명호;이정용;조형균
    • 한국재료학회지
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    • 제21권10호
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    • pp.563-567
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    • 2011
  • We report the structural characterization of $Bi_xZn_{1-x}O$ thin films grown on c-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy. By increasing the Bi flux during the growth process, $Bi_xZn_{1-x}O$ thin films with various Bi contents (x = 0~13.17 atomic %) were prepared. X-ray diffraction (XRD) measurements revealed the formation of Bi-oxide phase in (Bi)ZnO after increasing the Bi content. However, it was impossible to determine whether the formed Bi-oxide phase was the monoclinic structure ${\alpha}-Bi_2O_3$ or the tetragonal structure ${\beta}-Bi_2O_3$ by means of XRD ${\theta}-2{\theta}$ measurements, as the observed diffraction peaks of the $2{\theta}$ value at ~28 were very close to reflection of the (012) plane for the monoclinic structure ${\alpha}-Bi_2O_3$ at 28.064 and the reflection of the (201) plane for the tetragonal structure ${\beta}-Bi_2O_3$ at 27.946. By means of transmission electron microscopy (TEM) using a diffraction pattern analysis and a high-resolution lattice image, it was finally determined as the monoclinic structure ${\alpha}-Bi_2O_3$ phase. To investigate the distribution of the Bi and Bi-oxide phases in BiZnO films, elemental mapping using energy dispersive spectroscopy equipped with TEM was performed. Considering both the XRD and the elemental mapping results, it was concluded that hexagonal-structure wurtzite $Bi_xZn_{1-x}O$ thin films were grown at a low Bi content (x = ~2.37 atomic %) without the formation of ${\alpha}-Bi_2O_3$. However, the increased Bi content (x = 4.63~13.17 atomic %) resulted in the formation of the ${\alpha}-Bi_2O_3$ phase in the wurtzite (Bi)ZnO matrix.

무연탄 순환유동층 발전소로부터 배출되는 수은을 포함한 중금속 및 미세분진의 배출 특성 (Characterization of Heavy Metals Including Mercury and Fine Particulate Emitted from a Circulating Fluidized Bed Power Plant Firing Anthracite Coals)

  • 김정훈;유종익;서용칠
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권2호
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    • pp.268-274
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    • 2010
  • 유해대기오염물질인 중금속의 배출은 그 위해성으로 인해 엄격한 법적 규제를 하는 등 지대한 관심이 기우려지고 있다. 무연탄을 사용하는 상용 화력발전시설로부터 배출되는 중금속의 농도 및 배출특성에 대한 연구를 실시하였다. 대상 발전시설은 순환 유동층 연소로, 싸이클론, 보일러, 전기집진기 설비로 구성되었고 가스상 수은을 포함한 주요 중금속의 농도를 측정하기 위해 분진과 가스상 시료를 전기집진기(ESP) 전단과 연돌에서 측정하였다. 총 먼지량(TPM), PM-10, PM-2.5와 같은 입자상 물질의 배출량은 ESP 전단에서 각각 23,274, 9,555, $7,790mg/Sm^3$로 매우 높았으며, 이는 예측했던 바와 같이 미분탄 화력발전소보다 높은 수치였다. 그러나 ESP에 의한 먼지의 제거효율이 높기 때문에 연돌에서의 총 먼지량은 $0.16mg/Sm^3$ 정도였다. 마찬가지로 중금속 배출량 또한 ESP에서 높은 제거효율을 보였다. 입도분포와 입경 범위 별 중금속 농축 정도에 대한 데이터를 살펴볼 때 일부 금속의 농도는 작은 입경 범위에서 더 농축된 것을 보여 입자의 크기와 상관관계를 지어 볼 수 있었다. 수은의 경우 다른 금속들과 다르게 높은 휘발성 때문에 대부분이 가스 상태로 배출되며 그로 인하여 수은의 제거효율은 68% 정도로 다른 중금속들에 대한 제거효율보다 낮았다. ESP를 지나면서 수은 화학종이 원소수은에서 산화수은으로 변하는 것이 확인되었으며, 그로 인하여 습식세정탑이 설비된 다른 석탄 화력발전소에서는 원소 수은이 지배적인 데 반해 본 시설의 경우 연돌에서 총 수은의 절반 정도만 원소수은이었다.

기계적 합금화에 의한 (V, Fe)-N계 비정질 합금의 제조 및 구조변화 (Mechanical alloying effect and structural observation of (V, Fe)-N amorphous alloy powders)

  • 이충효;전성용;김지순
    • 한국결정성장학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.129-134
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    • 2004
  • 본 연구에서는 기계적 합금화(MA)에 의한 고상-기상반응에 있어서 질소원자가 V-Fe계 합금의 비정질화에 미치는 영향을 조사하였다. 유성형 볼밀을 사용하여 $V_{70}Fe_{30}$혼합분말을 질소가스 분위기 중 MA 처리하였다. 그 결과 160시간 MA 처리에 의하여 비정질상이 생성됨을 알 수 있었다. 160시간 동안 MA 처리한 ($V_{70}Fe$_{30}$)_{0.89}N_{0.11}$ 분말시료의 열분석 결과 약 $600^{\circ}C$에 비정질상의 결정화에 의한 발열 peak가 관찰되었다. 또한 bcc 결정에서 비정질상으로의 구조변화 과정을 X선 및 중성자 회절법을 통하여 조사하였으며, 특히 중성자회절에서는 V원자의 중성자에 대한 간섭성 핵산란진폭이 매우 작은 특징을 이용하였다. 그 결과, 이 합금계에서의 비정질화는 모든 결정구조에서 전형적으로 존재하는 8면체 unit가 우선적으로 붕괴되어 4면체 unit로 변환되어 가는 과정임을 알 수 있었다. 또한 중성자 회절에 의한 구조해석 결과 질소원자는 V원자로 이루어진 다면체의 중심에 위치하고 있음을 알 수 있었다.

Role of Ca in Modifying Corrosion Resistance and Bioactivity of Plasma Anodized AM60 Magnesium Alloys

  • Anawati, Anawati;Asoh, Hidetaka;Ono, Sachiko
    • Corrosion Science and Technology
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    • 제15권3호
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    • pp.120-124
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    • 2016
  • The effect of alloying element Ca (0, 1, and 2 wt%) on corrosion resistance and bioactivity of the as-received and anodized surface of rolled plate AM60 alloys was investigated. A plasma electrolytic oxidation (PEO) was carried out to form anodic oxide film in $0.5mol\;dm^{-3}\;Na_3PO_4$ solution. The corrosion behavior was studied by polarization measurements while the in vitro bioactivity was tested by soaking the specimens in Simulated Body Fluid (1.5xSBF). Optical micrograph and elemental analysis of the substrate surfaces indicated that the number of intermetallic particles increased with Ca content in the alloys owing to the formation of a new phase $Al_2Ca$. The corrosion resistance of AM60 specimens improved only slightly by alloying with 2 wt% Ca which was attributed to the reticular distribution of $Al_2Ca$ phase existed in the alloy that might became barrier for corrosion propagation across grain boundaries. Corrosion resistance of the three alloys was significantly improved by coating the substrates with anodic oxide film formed by PEO. The film mainly composed of magnesium phosphate with thickness in the range $30-40{\mu}m$. The heat resistant phase of $Al_2Ca$ was believed to retard the plasma discharge during anodization and, hence, decreased the film thickness of Ca-containing alloys. The highest apatite forming ability in 1.5xSBF was observed for AM60-1Ca specimens (both substrate and anodized) that exhibited more degradation than the other two alloys as indicated by surface observation. The increase of surface roughness and the degree of supersaturation of 1.5xSBF due to dissolution of Mg ions from the substrate surface or the release of film compounds from the anodized surface are important factors to enhance deposition of Ca-P compound on the specimen surfaces.