This study was performed to compare the effects of rice straw and towage sludge cake as bulking materials on temperature, pH, weight and volume reduction, porosity, C/N ratio, salinity, and conductivity in aerobic composting of food wastes. Volume ratios of food wastes to rice straw in reactor control, RS-1, RS-2, RS-3 and RS-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 and 4:4, respectively. Weight ratios of food wastes to sewage sludge rake in reactor control, SL-1, SL-2, SL-3 and SL-4 were 4:0, 4:1, 4:2, 4:3 and 4:4, respectively. Reactors were operated for 24 days with 1 hour stirring by 1 rpm and 2 hours aeration per day. The values of pH of food waters, rice straw and sewage sludge cake were 4.39, 7.40 and 5.79, respectively. The lowering of the volume ratio of food wastes to rice straw resulted in the high reaction temperature and the fast weight and volume reduction rates. The lowering of the weight ratio of food wastes to sewage sludge cake resulted in the slow weight and volume reduction rates. C/N ratio in control was larger than that in rice straw containing reactors, and that in rice straw containing reactors was larger than that in sewage sludge cake containing reactors. Salinity and conductivity in reactors were condensed and increased by reaction days.
The basic research on fast reactor technology was started in the mid-1960's in China. The emphasis was put on fast reactor neutronics, thermohydraulics, sodium technology, materials, fuels, safety, sodium devices and instrumentation. In 1987, the research turned to applied basic research with the conceptual design of a 60 MW experimental fast reactor as a target. The Project of the China Experimental Fast Reactor(CEFR) with a thermal power 65 MW was launched in 1993. The R&D of fast reactor technology then carried out to serve a design demonstration connected with the different phases of the conceptual, preliminary and detailed design of the CEFR. Recently, three directions of fast rector technology R&D activities have been considered, and some research programs have been developed. They are: (1) R&D related to the CEFR, i.e. experiments to be conducted on the CEFR for its safe operation, (2) R&D related to the projects of a prototype and the demonstration of fast reactors, and(3) advanced SFR technology within the framework of the international cooperation of INPRO and GIF.
Singh, Vishwanath P.;Tekin, Huseyin O.;Badiger, Nagappa M.;Manici, Tubga;Altunsoy, Elif E.
Journal of Radiation Protection and Research
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v.43
no.1
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pp.20-28
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2018
Background: Heat energy produced in nuclear reactors and nuclear fuel cycle facilities interactions modifies the physical properties of the shielding materials containing water content. Therefore, in the present paper, effect of the heat on shielding effectiveness of the concretes is investigated for gamma and neutron. The mass attenuation coefficients, effective atomic numbers, fast neutron removal cross-section and exposure buildup factors. Materials and Methods: The mass attenuation coefficients, effective atomic numbers, fast neutron removal cross-section and exposure buildup factors of ordinary and heavy concretes were investigated using NIST data of XCOM program and Geometric Progression method. Results and Discussion: The improvement in shielding effectiveness for photon and reduction in fast neutron for ordinary concrete was observed. The change in the neutron shielding effectiveness was insignificant. Conclusion: The present investigation on interaction of gamma and neutron radiation would be very useful for assessment of shielding efficiency of the concrete used in high temperature applications such as reactors.
The Korean nuclear fuel cycle was modeled by the dynamic analysis method, which was applied to the once-through and alternative fuel cycles. First, the once-through fuel cycle was analyzed based on the Korean nuclear power plant construction plan up to 2015 and a postulated nuclear demand growth rate of zero after 2015. Second, alternative fuel cycles including the direct use of spent pressurized water reactor fuel in Canada deuterium uranium reactors (DUPIC), a sodium-cooled fast reactor and an accelerator driven system were assessed and the results were compared with those of the once-through fuel cycle. The once-through fuel cycle calculation showed that the nuclear power demand would be 25 GWe and the amount of the spent fuel will be ${\sim}65000$ tons by 2100. The alternative fuel cycle analyses showed that the spent fuel inventory could be reduced by more than 30% and 90% through the DUPIC and fast reactor fuel cycles, respectively, when compared with the once-through fuel cycle. The results of this study indicate that both spent fuel and uranium resources can be effectively managed if alternative reactor systems are timely implemented along with the existing reactors.
The U-Zr or U-TRU-Zr cylindrical metallic fuel slug used in fast reactors is known to swell significantly and to grow during irradiation. In neutronics simulations of metallic-fueled fast reactors, it is assumed that the slug has swollen and contacted cladding, and the bonding sodium has been removed from the fuel region. In this research, a realistic burnup-dependent fuel-swelling simulation was performed using Monte Carlo code McCARD for a single-batch compact sodium-cooled breed-and-burn reactor by considering the fuel-swelling behavior reported from the irradiation test results in EBR-II. The impacts of the realistic burnup-dependent fuel swelling are identified in terms of the reactor neutronics performance, such as core lifetime, conversion ratio, axial power distribution, and local burnup distributions. It was found that axial fuel growth significantly deteriorated the neutron economy of a breed-and-burn reactor and consequently impaired its neutronics performance. The bonding sodium also impaired neutron economy, because it stayed longer in the blanket region until the fuel slug reached 2% burnup.
Lee, Su Won;Shin, Seong Min;Chung, SungKun;Jo, HangJin
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.5
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pp.1874-1889
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2022
In this study, we evaluate the thermal-hydraulic performance and economics of Printed Circuit Heat Exchanger (PCHE) according to the channel types and associated shape variables for the design of recuperators with Sodium-cooled Fast Reactors (SFRs). To perform the evaluations with variables such as the Reynolds number, channel types, tube diameter, and shape variables, a code for the heat exchanger is developed and verified through a comparison with experimental results. Based on the code, the volume and pressure drop are calculated, and an economic assessment is conducted. The zigzag type, which has bending angle of 80° and a tube diameter of 1.9 mm, is the most economical channel type in a SFR using CO2 as the working fluid. For a SFR using N2, we recommend the airfoil type with vertical and horizontal numbers of 1.6 and 1.1, respectively. The airfoil type is superior when the mass flow rate is large because the operating cost changes significantly. When the mass flow rate is small, volume is a more important design parameter, therefore, the zigzag type is suitable. In addition, we conduct a sensitivity analysis based on the production cost of the PCHE to identify changes in optimal channel types.
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.
Areai Nuerlan;Jin Wang;Jun Yang;Zhongxiao Guo;Yizhe Liu
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.4
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pp.1135-1144
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2024
With the increasing ratio of renewables in the grid, a low-carbon and stable base load source that also is capable of load tracking is in demand. Sodium cooled fast reactors (SFRs) coupled to thermal heat storage system (THS) is a strong candidate for the need. This research focuses on the designing and performance validation of a two-tank THS based on molten salt to integrate with a 280 MWth sodium cooled fast reactor. Designing of the THS includes the vital component, sodium-to-salt heat exchanger which is a technology gap that needs to be filled, and designing and parameter selection of the tanks and related pumps. Modeling of the designed THS is conducted followed by the description of operation strategies and control logics of the THS. Finally, the dynamic simulation of the designed THS is conducted based on Fortran. Results show, the proposed power system meets the need of the design requirements to store heat for 18 h during a day and provide 500 MWth for peak demand for the rest of the day.
This paper presents an assessment of applicability of the multigroup cross sections generated with Monte Carlo tools to the fast reactor analysis based on transport calculations. 33-group cross section sets were generated for simple one- (1-D) and two-dimensional (2-D) sodium-cooled fast reactor problems using the SERPENT code and applied to deterministic steady-state and depletion calculations. Relative to the reference continuous-energy SERPENT results, with the transport corrected P0 scattering cross section, the k-eff value was overestimated by 506 and 588 pcm for 1-D and 2-D problems, respectively, since anisotropic scattering is important in fast reactors. When the scattering order was increased to P5, the 1-D and 2-D problem errors were increased to 577 and 643 pcm, respectively. A sensitivity and uncertainty analysis with the PERSENT code indicated that these large k-eff errors cannot be attributed to the statistical uncertainties of cross sections and they are likely due to the approximate anisotropic scattering matrices determined by scalar flux weighting. The anisotropic scattering cross sections were alternatively generated using the MC2-3 code and merged with the SERPENT cross sections. The mixed cross section set consistently reduced the errors in k-eff, assembly powers, and nuclide densities. For example, in the 2-D calculation with P3 scattering order, the k-eff error was reduced from 634 pcm to -223 pcm. The maximum error in assembly power was reduced from 2.8% to 0.8% and the RMS error was reduced from 1.4% to 0.4%. The maximum error in the nuclide densities at the end of 12-month depletion that occurred in 237Np was reduced from 3.4% to 1.5%. The errors of the other nuclides are also reduced consistently, for example, from 1.1% to 0.1% for 235U, from 2.2% to 0.7% for 238Pu, and from 1.6% to 0.2% for 241Pu. These results indicate that the scalar flux weighted anisotropic scattering cross sections of SERPENT may not be adequate for application to fast reactors where anisotropic scattering is important.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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