피동고압충수용 혼합형 안전주입탱크 (Hybrid SIT)의 압력평형시간은 냉각수 주입시기를 결정하는 주요인자이다. 한국원자력연구원 (KAERI)에서는 Hybrid SIT에서의 내부 열수력적 거동을 고찰하기 위해 개별효과시험 장치를 구축하였으며, 다양한 운전조건에서의 압력평형시간에 대한 민감도 시험을 수행하였다. 개별효과시험을 통해 압력평형시간을 결정하는 주요인자들을 도출하였으며, 그 중 증기의 벽면응축 및 냉각재와의 직접접촉응축이 압력평형시간을 결정하는 주요 현상임을 파악하였다. 본 연구에서는 개별효과 시험결과들을 이용하여 각각의 응축현상들이 압력평형에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고 혼합형 SIT의 압력평형시간을 예측하기 위한 방법론을 제시하였다.
자기폭풍(magnetic storm)과 서브스톰(substorm)의 인과관계를 규명하기 위하여 서브스톰 확장기 활동(substorm expansive activity)의 전형적인 지시자로 알려진 정지궤도 위성에서 관측된 양성자 플럭스(proton flux)의 무분산 입자유입률(dispersionless particle injection rate)과 Dst 지수와의 상관관계를 조사하였다. 본 연구에 이용된 자기폭풍은 1996년에서 2000년까지 5년 동안에 일어난 것으로 자기폭풍 기간 중 Dst의 최소값인 $Dst_{min}$의 크기에 따라 대규모($-200nT{$\leq$}Dst_{min}{$\leq$}-100nT$), 중규모($-100nT{\leq}Dst_{min}{\leq}-50nT$), 소규모 자기폭풍($-50nT{\leq}Dst_{min}{\leq}-30nT$)의 3단계로 구분하였다. 양성자 플럭스는 LANL의 정지궤도 위성에서 관측된 자료 중에서 주로 환전류(ring current)를 구성하는 입자의 에너지에 해당하는 50keV에서 670keV 범위의 6개 에너지 채널의 자료를 이용하였다. 그리고 입자유입은 자정 부근에서 주로 일어나므로 18:00~04:00MLT구간에서 관측된 자료만을 이용하였다. 한편 내부 자기권으로 유입되는 입자에너지를 추정하기 위하여 양성자 플럭스 비($f_{max}/f_{ave}$)를 조사하였다. 여기서, $f_{ave}$ 및 $f_{max}$는 각각 입자유입이 일어나기 전 후의 양성자 플럭스의 양을 나타낸다. 한편 자기폭풍 기간 동안에 1 ~ 2개의 인공위성 관측으로부터 내부 자기권으로 유입되는 총 에너지량을 추정하는 것이 불가능하다는 것이 알려졌다. 그러나 총 에너지 유입량은 적어도 플럭스 비와 유입횟수에 비례할 것이다. 따라서 내부 자기권으로 유입되는 에너지의 양을 간접적으로 추정하기 위해서 이들의 곱으로 정의되는 총 에너지 유입률 지수(total energy injection parameter, TEIP)를 제안하였다. 특히 서브스톰이 자기폭풍의 발달에 기여하는 정도를 알기 위하여 자기폭풍을 두 구간, 즉 주상(main phase)과 회복기(recovery phase)로 나누어 조사하였다. 양성자의 무분산 유입자료와 자기폭풍 기간 중 Dst$_{min}$ 값을 비교해 본 결과 다음과 같은 특성이 확인되었다. 첫째, 주상기간 중 입자들의 평균 유입횟수는 자기폭풍의 크기에 비례하여 증가하는 경향을 나타내며 유입휫수와 $Dst_{min}$ 사이에는 높은 상관관계(0.83)가 있었다. 둘째, 주상기간 중 자기폭풍의 크기가 클수록 플럭스 비 ($f_{max}/f_{ave}$는 대체로 증가하는 경향을 나타냈다. 그리고 75~113keV 에너지 채널에서의 $Dst_{min}$ 값과 플럭스 비의 상관계수는 0.74로서 가장 높았으며 나머지 에너지 채널 역시 비교적 높은 상관관계를 나타냈다. 셋째, 주상기간 중 총 에너지 유입률 지수와 $Dst_{min}$ 사이에 높은 상관관계가 확인되었다. 특히 환전류를 구성하는 주요 입자의 에너지 영역(75~l13keV)에서 가장 높은(0.80) 상관계수를 기록했다. 넷째, 회복기 중에 일어나는 입자들의 유입은 자기폭풍의 지속시간을 연장시키는 경향을 보이며 큰 자기폭풍일수록 현저했다. 주상에서 관측된 이러한 특성은 서브스톰 확장기 활동이 자기폭풍의 발달과 밀접한 관계가 있음을 시사한다.
Gas turbine system with steam injection has shown outstanding advantages such as high specific power and NOx reduction. In the present work, a comparative exergetic analysis was carried out for Steam Injected Gas Turbine (STIG), Regenerative Steam Injected Gas Turbine (RSTIG), and Regenerative After Fogging Gas Turbine (RAF). Effects of pressure ratio, steam injection ratio and steam injection method on the system performance was theoretically investigated. The results showed that the order of the highest exergy efficiency is RSTIG, RAF, and STIG for low pressure ratios but STIG, RSTIG, and RAF for high pressure ratios. In each arrangement, the combustion chamber has the highest exergy destruction and the compressor has the second one.
Due to its carbon-neutral nature, biogas generated from anaerobic digestion or fermentation of biodegradable wastes is one of the important renewable energy sources to reduce global warming. It is mainly composed of methane and various inert gases such as $CO_2$ and $N_2$, and the actual composition of biogas significantly varies depending on the origin of anaerobic digestion process. Therefore, in order to effectively utilize this fuel as an energy source for electricity, it is important to develop power generation engines which can successfully apply biogas with significant composition variations. In this study, efforts have been made to develop a diesel-biogas duel fuel engine as a way to achieve such a stable power generation. The effects of diesel fuel injection quantity and pressure on stable combustion and engine performance were investigated, and an impact of diesel fuel atomization was discussed. The engine test results show that there exists a 2 stage combustion which consists of diesel pilot fuel burning and premixed biogas/air mixture burning in dual fuel engine operation and optimum diesel injection parameters were suggested for biogases with various compositions and heating values.
Kim, Man Cheol;Seo, Jeongil;Jung, Wondea;Choi, Jong Gyun;Kang, Hyun Gook;Lee, Seung Jun
Nuclear Engineering and Technology
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제51권3호
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pp.692-701
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2019
Recently, instrumentation and control (I&C) systems in nuclear power plants have undergone digitalization. Owing to the unique characteristics of digital I&C systems, the reliability analysis of digital systems has become an important element of probabilistic safety assessment (PSA). In a reliability analysis of digital systems, fault-tolerant techniques and their effectiveness must be considered. A fault injection experiment was performed on a safety-critical digital I&C system developed for nuclear power plants to evaluate the effectiveness of fault-tolerant techniques implemented in the target system. A software-implemented fault injection in which faults were injected into the memory area was used based on the assumption that all faults in the target system will be reflected in the faults in the memory. To reduce the number of required fault injection experiments, the memory assigned to the target software was analyzed. In addition, to observe the effect of the fault detection coverage of fault-tolerant techniques, a PSA model was developed. The analysis of the experimental result also can be used to identify weak points of fault-tolerant techniques for capability improvement of fault-tolerant techniques
High injection pressure system has been developed as a measure to reduce harmful exhaust gases. In order to understand the effect of pressure on diesel spray injection process, wide range of high injection pressure was tested. The gas phase is modelled by the Eulerian continuum conservation equations of mass, momentum, energy and fuel vapour fraction. The liquid phase is modelled following the discrete droplet model approach in Lagrangian form. The droplet distributions, vapor fractions and gas flows are analyzed in various injection pressure cases. The distributions of spray and vapor increase and the Sauter mean diameter decreases with increasing injection pressure quickly in a low pressure area but slowly in a high pressure area.
We investigate driven magnetohydrodynamic (MHD) turbulence by including the effects of expansion and collapse of background medium. The main goal is to quantify the evolution and saturation of strength and characteristic lengths of magnetic fields in expanding and collapsing media. Our findings are as follows. First, with expansion and collapse of background medium, the magnetic energy density per comoving volume does not saturate; either it keeps decreasing or increasing with time. The magnetic energy density relative to the kinetic energy density strongly depends on the expanding or collapsing rate. Second, at scales close to the energy injection (or driving) scale, the slope of magnetic field power spectrum shallows with expansion but steepens with collapse. Third, various characteristic lengths, relative to the energy injection scale, decrease with expansion but increase with collapse. We discuss the astrophysical implications of our findings.
본 연구에서는 말레이시아 고갈 유전에 대해 노달분석을 통한 CO2 주입성 분석 모델을 개발하였다. 유정시험이 수행된 평가정 현장 자료를 토대로 기본 모델을 구축하고 주입 압력, 주입관 크기, 저류층 압력, 저류층 투과도, 그리고 두께에 대하여 민감도 분석을 수행하였다. A 유전 평가정 산출시험 보고서를 토대로 생산 노달분석을 수행하여 투과도를 10md로 산출하였다. A 평가정 기본 입력자료를 활용하여 주입정 모델을 설정한 후, 기본 모델에 대하여 노달 분석 결과 운영 공저 압력 3000.74psia에서 CO2 주입량이 13.29MMscfd로 산출되었다. 민감도 분석 결과, 주입 압력, 저류층 두께, 투과도가 높아지거나 저류층 압력이 낮아지면 주입량이 대략 선형적으로 증가하였다. 또한, 단위 인치 당 주입량 분석을 통해 주입관 크기 2.548inch일 때 가장 효율적으로 주입할 수 있음을 도출할 수 있었다. 지층 파쇄압력을 알고 있다면 노달분석을 수행하여 운영 공저 압력과의 비교를 통해 주입 가능한 최대 저류층 압력과 주입 압력을 예측할 수 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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