The next-generation Molten Salt Reactor is known for its high safety because it uses nuclear fuel dissolved in high-temperature molten salt, unlike traditional solid atomic fuel methods. However, the high-temperature molten salt causes severe corrosion in internal structural materials, threatening the reactor's safety. Therefore, it is crucial to investigate the high-temperature corrosion resistance and wear performance of materials used in reactors to ensure safety. In this study, the high-temperature corrosion resistances and wear performances of corrosion samples in a NaCl-MgCl2-KCl (20-40-40 [wt%]) molten salt are investigated to evaluate the applicability of economically viable stainless steels, 316SS and 304SS. Hastelloy C276 and a new alloy containing a small amount of Nb are used as reference samples for comparative analysis. The mass loss, mass loss rate per unit volume, and surface roughness of each sample are measured to understand the corrosion mechanisms. Scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy analyses are employed to analyze the corrosion mechanisms. Wear tests on the corroded samples are also conducted to assess the extent of corrosion. Based on the experimental results, we predict the lifespans of the materials and evaluate their suitability as candidate materials for molten salt reactors. The data obtained from the experiments provide a valuable database for structural materials that can enhance the stability of molten salt reactors and recommend high-temperature corrosion-resistant materials suitable for next-generation reactors.
Mullen, Eve;Harris, Ross;Graham, Dave;Rhodes, Chris;Hodgson, Zara
Nuclear Engineering and Technology
/
제49권8호
/
pp.1727-1732
/
2017
Pyroprocessing is an alternative method of reprocessing spent fuel, usually involving the dissolving spent fuel in a molten salt media. The National Nuclear Laboratory designed, built, and commissioned a molten salt dynamics rig to investigate the transfer characteristics of molten lithium chloride-potassium chloride eutectic salt. The efficacy and flow characteristics of a high-temperature centrifugal pump and argon gas lift were obtained for pumping the molten salt at temperatures up to $500^{\circ}C$. The rig design proved suitable on an industrial scale and transfer methods appropriate for use in future molten salt systems. Corrosion within the rig was managed, and melting techniques were optimized to reduce stresses on the rig. The results obtained improve the understanding of molten salt transport dynamics, materials, and engineering design issues and support the industrialization of molten salts pyroprocessing.
초고온원자로(VHTR) 설계에 있어 중간열수송루프(IHTL) 및 중간열교환기(IHX) 설계는 고온의 운전조건($950^{\circ}C$ 이상)으로 인하여 공학적으로 어려운 과제 중 하나로 알려져있다. 본 연구에서는 LiF, NaF 및 KF(46.5:11.5:42.0 mole %)의 공융혼합물인 Flinak molten salt 를 IHTL 의 열수송매체로 고려하였다. Flinak molten salt 의 세관에서의 열수력 특성을 평가하기 위하여 직경이 1.4 mm 인 원형관을 이용하여 고온의 가스와 Flinak 을 열교환할 수 있는 이중관식 열교환기를 구성하여 실험하였다. 실험 결과 층류유동에서 측정된 Flinak 의 마찰계수는 이론식인 64/Re 에 근접하였고 Nusselt 수는 일반적으로 3.66 에서 4.36 범위에 들었다.
In the development of the advanced spent fuel management process based on the molten salt technology, it is essential to choose the optimum material for the process equipment handling molten salt. Corrosion behavior of Ni 200 and Ni-base alloys in molten salt of LiCl-$Li_2$O under oxidation atmosphere was investigated in the temperature range of $650~800^{\circ}C$ for 24~312 hrs. The order of corrosion rate was Ni 200 > Inconel 690 > Inconel 601 > Inconel 600. Inconel 600 alloy showed the highest corrosion resistance among the examined alloys, but Ni 200 exhibited the highest corrosion rate. Corrosion products of Inconel 600 and Inconel 601 were $Cr_2$$O_3$ and $NiFe_2$$O_4$. In case of Inconel 690, a single layer of $CrO_2$$O_3$ was formed in the early stage of corrosion and an outer layer of $NiFe_2$O$_4$ and inner layer of $Cr_2$$O_3$ were formed with increase of corrosion time. Inconel 600 showed local corrosion behavior and Inconel 601, 690 showed uniform corrosion behavior.
Thermal batteries are primary reserve batteries that use inorganic salt as electrolytes which are inactive at room temperature. The two principal heat sources that have been used in thermal batteries are heat paper and heat pellets. As soon as the heat paper, which is ignited by the initiator, in turn ignites the heat pellets, all the solid electrolytes are melted into excellent ionic conductors. However, the high combustion temperature by heat papers in thermal batteries causes thermal decomposition at the cathode, eventually leading to a thermal runaway. In this paper, we have attempted to prepare $Zr/BaCrO_4$ heat papers coated with KCl molten salt. We have also investigated the effect of a molten salt coating on the heat papers through the thermal characteristics such as calorimetric value, combustion temperature and burning rate. The calorimetric value and combustion temperature of heat papers were reduced with an increase in the molten salt coating. As a result, the molten salt coating on heat papers greatly reduced risk of a thermal runaway and improved the stability of thermal batteries.
The corrosion behavior of alloys in a molten salt was investigated along with the oxidation characteristics in the air. The basic composition of alloys in the study was Fe-25Ni-7Cr with Si and RE(rare-earth metal) as additives. The corrosion rate of the alloys was low in a molten salt of LiCl while the rate was high in the mixed molten salt of LiCl and $Li_2O$. When Si is added to the base alloy of Fe-25Ni-7Cr, corrosion resistance was improved as the Si content is increased up to 3%, however, it was observed that the corrosion resistance was getting worse as the Si content is increased. The base alloy with 2.43% of Si and 0.9% of RE(KSA-65), showed higher corrosion rate compared to that of KSA-63 alloy with an equivalent amount of only Si. The corrosion resistance of KSA-65 was similar to that of the base alloy(KSA-60). The oxidation resistance of KSA-65 alloy was greatly increased even at $850^{\circ}C$ for a long term exposure.
The heat transfer characteristics of molten salt storage system for the solar thermal power generation were investigated. Temperature profiles and the heat transfer coefficients during the storage and discharge stage were obtained with the steam as the heat transfer fluid. Two kinds of inorganic salt were employed as the storage materials and coil type of heat exchanger were installed in both tanks to provide the heat transfer surfaces during the storage and discharge stage. The effects of steam flow rates, flow direction of steam in the storage tank and the initial temperature of storage and discharge tank on the heat transfer were tested.
This work provided a review of three techniques-(1) spectrochemical, (2) electrochemical, and (3) spectroelectrochemical-for molten salt medias. A spectroelectrochemical system was designed by utilizing this information. Here, we designed a spectroelectrochemical cell (SEC) and calibrated temperature controllers, and performed initial tests to explore the system's capability limit. There were several issues and a redesign of the cell was accomplished. The modification of the design allowed us to assemble, align the system with the light sources, and successfully transferred the setup inside a controlled environment. A preliminary run was executed to obtain transmission and absorption background of NaCl-CaCl2 salt at 600℃. It shows that the quartz cuvette has high transmittance effects across all wavelengths and there were lower transmittance effects at the lower wavelength in the molten salt media. Despite a successful initial run, the quartz vessel was mated to the inner cavity of the SEC body. Moreover, there was shearing in the patch cord which resulted in damage to the fiber optic cable, deterioration of the SEC, corrosion in the connection of the cell body, and fiber optic damage. The next generation of the SEC should attach a high temperature fiber optic patch cords without introducing internal mechanical stress to the patch cord body. In addition, MACOR should be used as the cell body materials to prevent corrosion of the surface and avoid the mating issue and a use of an adapter from a manufacturer that combines the free beam to a fiber optic cable should be incorporated in the future design.
In the present work, we carried out a molecular dynamics study of the kinetic properties of the FLiNaK molten salt, as well as a detailed study of the structure of this salt melt. The high value of the self-diffusion coefficient of fluorine ions is due to the large number of Coulomb repulsions between the most numerous negative ions. The calculated values of shear viscosity are in good agreement with the experimental data, as well as with the reference data obtained on the basis of finding the most reliable data. The total and partial functions of the radial distribution are calculated. According to the statistical analysis, fluorine ions have the greatest numerical diversity in the environment of similar ions, and sodium ions with the lowest representation in FLiNaK, have the least such diversity. For the subsystem of fluorine ions, the rotational symmetry of the fifth order is the most pronounced. Some of the fluorine ions form linear chains consisting of three atoms, which are not formed for positive ions. The results of the work give an understanding of the behavior molten FLiNaK under operating conditions in a molten salt reactor and will find application in future studies of this molten salt.
The heat transfer characteristics of inorganic salt for high temperature heat storage material of solar power system were examined. The inorganic salts employed in this study was a mixture of $NaNO_3$ and $KNO_3$ and the operating temperature range was determined by measuring the melting temperature with DSC and by measuring the thermal decomposition temperature with TGA. The heat transfer characteristics was qualitatively obtained in terms of temperature profiles of salt in the tanks during the heat storage and heat release process as a function of steam flow rates, steam inlet temperature and the inlet position of steam. The effects of steam flow rates and inlet temperature of steam were experimentally determined and the effect of natural convection was observed due to significant density difference with temperature.
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.