• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.257-264
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• 2015

원자력 발전이 중요한 에너지 공급역할을 담당하기 위해서는 안전성을 확보하고, 사용 후 핵연료 문제를 해결하여야 한다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 소듐이나 납비스무스 공융합금 등과 같은 액체금속을 냉각재로 이용하는 방안이 연구되고 있다. 본 논문에서는 액체금속 유동모사 실증 설비 개발을 위한 설계변수 검토, 설계 해석, 구조재의 선정 및 설비 개발 결과를 서술하였다. 설비의 개발은 열수력 해석코드의 해석을 통해 수행되었고 충분한 자연순환 유량을 갖는 설비제작 기술을 확보하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제2권2호
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• pp.85-95
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• 1970

두개의 threshold detector로서 인자로의 폭발사고시에 방출되는 속 중성자의 속도분포를 측정하고 그로부터 속 중성자의 인체흡수선량을 계산하였다. 이때 속 중성자의 속도분포는 하나의 스펙트럼 매개변수에 의하여 결정된다는 가정으로부터 얻어지는데 이 매개변수는 threshold detector의 반응율을 측정하므로서 구해진다. 속 중성자의 인체흡수선량은 속 중성자의 속도분포 변화에 따라 큰 변동이 없었으나 threshold detector의 평균반응단면적은 크게 변하였다. 따라서 속 중성자의 속도분포에 관계없이 threshold detector의 평균반응단면적을 고정된 값으로 취하여 속 중성자선량을 계산한다면 큰 오차를 일으키게 될 것이라는 것을 보여주었다. 한편 핵분열에서 방출되는 속 중성자의 속도분포에 대한 세 해석적 표현인 즉 Watt, Cranberg및 Maxwellian 공식들로부터 속 중성자 선량을 계산하여 서로 비교하였다. Watt 및 Cranberg 공식들로 부터 얻어진 속 중성자선량은 Maxwellian 공식으로부터 얻어진 그것보다 약간 높은 값을 보여 주었으며 Watt 공식에 의한 선량계산치는 Cranberg 공식에 의한 그것과 비슷한 값을 보여주었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2728-2735
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• 2022

The research on the flow and heat transfer characteristics of lead bismuth(LBE) is significant for the thermal-hydraulic calculation, safety analysis and practical application of lead-based fast reactors(LFR). In this paper, a new CFD model is proposed to solve the thermal-hydraulic analysis of LBE. The model includes two parts: turbulent model and turbulent Prandtl, which are the important factors for LBE. In order to find the best model, the experiment data and design of 19-pin hexagonal rod bundle with spacer grid, undertaken at the Karlsruhe Liquid Metal Laboratory (KALLA) are used for CFD calculation. Furthermore, the turbulent model includes SST k - 𝜔 and k - 𝜀; the turbulent Prandtl includes Cheng-Tak and constant (Pr_t =1.5,2.0,2.5,3.0). Among them, the combination between SST k - 𝜔 and Cheng-Tak is more suitable for the experiment. But in the low Pe region, the deviation between the experiment data and CFD result is too much. The reason may be the inlet-effect and when Pe is in a low level, the number of molecular thermal diffusion occupies an absolute advantage, and the buoyancy will enhance. In order to test and verify versatility of the model, the NCCL performed by the Nuclear Thermal-hydraulic Laboratory (Nuthel) of Xi'an Jiao tong University is used for CFD to calculate. This paper provides two verification examples for the new universal model.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.213-224
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• 2008

The pumping of coolant in a liquid metal fast reactor may be performed with an annular linear induction electro-magnetic (EM) pump. Linear induction pumps use a traveling magnetic field wave created by poly-phase currents, and the induced currents and their associated magnetic field generate a Lorentz force, whose effect can be the pumping of the liquid metal. The flow behaviors in the pump are very complex, including a time-varying Lorentz force and pressure pulsation, because an induction EM pump has time-varying magnetic fields and the induced convective currents that originate from the flow of the liquid metal. These phenomena lead to an instability problem in the pump arising from the changes of the generated Lorentz forces along the pump's geometry. Therefore, a magneto-hydro-dynamics (MHD) analysis is required for the design and operation of a linear induction EM pump. We have developed a time-harmonic 2-dimensional axisymmetry MHD analysis method based on the Maxwell equations. This paper describes the analysis and numerical method for obtaining solutions for some MHD parameters in an induction EM pump. Experimental test results obtained from an induction EM pump of CLIP-150 at the STC "Sintez," D.V. Efremov Institute of Electro-physical Apparatus in St. Petersburg were used to validate the method. In addition, we investigated some characteristics of a linear induction EM pump, such as the effect of the convective current and the double supply frequency (DSF) pressure pulsation. This simple model overestimated the convective eddy current generated from the sodium flow in the pump channel; however, it had a similar tendency for the measured data of the pump performance through a comparison with the experimental data. Considering its simplicity, it could be a base model for designing an EM pump and for evaluating the MHD flow in an EM pump.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권9호
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• pp.1047-1052
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• 2012

가압경수로형 원전의 Alloy 600 원자로압력용기헤드 관통노즐 및 Alloy 82/182 이종금속 맞대기 용접부에서 일차수응력부식균열(PWSCC)이 보고된 이후 전 세계적으로 PWSCC에 의한 용접부 파단을 예방하기 위해 강화검사를 적용하고 있다. 본 이종금속용접부에 대한 가동중검사에서 균열이 발견된 경우 건전성평가 결과가 도출되기까지 발전소가 정지 상태에 있게 됨에 따라 원전 이용율 저하가 발생할 수 있는데, 이를 예방하기 위해서는 균열건전성평가 관련 기술의 정립뿐만 아니라 신속하게 평가 결과를 도출할 수 있는 시스템의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 이종금속 맞대기 용접부를 대상으로 진행하고 있는 PWSCC 균열건전성평가 기준 정립 및 전산 시스템 개발 결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 이종금속 맞대기 용접부 PWSCC 균열건전성평가 기술이 정립되고 전산 시스템으로 구현되어 원자로압력용기 주변 이종금속 맞대기 용접부에서의 PWSCC 균열에 대한 기술적 건전성평가 수단을 확보하였다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제19권1호
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• pp.66-73
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• 2001

목적 : 붕소-중성자 포획치료법(Boron Neutron Capture Therapy, BNCT)을 위해 원자력병원 싸이클로트론에서 발생되는 최대에너지 34.4 MeV의 속중성자(Fast neutron)를 70 cm 파라핀으로 감속시킨 후 선량 특성을 조사하였다. 그 결과를 토대로 열외중성자(Epithermal neutron) 선량 측정법에 대한 프로토콜을 확립하여 원자로에서 방출되는 열외 중성자 선량 특성 평가의 기초를 삼고, 가속기를 이용한 BNCT 연구에 대한 타당성 여부를 조사하고자 한다. 대상 및 방법 : 공기 중 선량 및 물질 내 선량 분포 측정을 위해 Unidos 10005 (PTW, Germany) 전기계와 조직 등가 물질인 A-150 플라스틱으로 제작된 IC-17 (Far West, USA) 및 IC-18, ElC-1 이온함을 사용하였고, 감마선의 측정을 위해서는 마그네슘으로 제작된 IC-l7M 이온함을 이용하였으며 조직등가 기체와 아르곤 기체를 분당 5cc 씩 주입하며 측정하였다. 중성자, 광자, 전자가 혼합된 장의 모의 수송 해석을 위해 이용되는 Monte Carlo N-Particle (MCNP) transport code를 사용하여 2차원적 선량 분포 및 에너지 분포를 계산하였으며 이 결과를 측정값과 비교하였다. 결과 : BNCT에서의 유효 치료 깊이인 물 팬텀 4 cm에서의 선량은 치료기 1 MU 당 $6.47\times10^{-3}\;cGy$로 미세하였으며, 이때 감마 오염도(contamination)는 $65.2{\pm}0.9\%$로 중성자보다는 감마선에 의한 선량 기여분이 우세하였다. 깊이에 따른 선량 분포 특성에서는 중성자 선량은 선형적으로 감쇠 되었고, 감마선량은 지수적으로 보다 급격히 감쇠되는 경향을 보였으며 전체 선량의 $D_{20}/D_{10}$은 0.718 이었다. MCNP에 의한 에너지 분포 전산 계산의 결과 2.87 MeV 이하에서 중성자 피크가 나타났으며, 저에너지 영역에서는 감마선이 연속적으로 분포되는 양상을 보였다. 결론 : 벽 물질이 서로 다른 두 개의 이온함을 사용한 직접 선량 측정과 MCNP 전산 시뮬레이션을 이용한 공간 선량분포 계산으로 미세 속중성자 빔에 대한 선량 특성을 파악할 수 있었으며, 원자로 열외중성자 주(Epithermal neutron column)에 대한 선량 평가 자료로 확보하였다. 아울러 가속기에 대한 연구가 진행되어 고전압, 고전류를 발생시키는 전원 공급장치와 표적핵(Target) 물질이 개발되고 비스무스나 납 등에 의해 감마 오염도를 줄일 경우, 싸이크로트론에 의한 보론-중성자 포획치료도 가능해질 것으로 판단된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.7-7
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• 2011

Quantum beam technology has been expected to develop breakthroughs for nanotechnology during the third basic plan of science and technology (2006~2010). Recently, Green- or Life Innovations has taken over the national interests in the fourth basic science and technology plan (2011~2015). The NIMS (National Institute for Materials Science) has been conducting the corresponding mid-term research plans, as well as other national projects, such as nano-Green project (Global Research for Environment and Energy based on Nanomaterials science). In this lecture, the research trends in Japan and NIMS are firstly reviewed, and the typical achievements are highlighted over key nanotechnology fields. As one of the key nanotechnologies, the quantum beam research in NIMS focused on synchrotron radiation, neutron beams and ion/atom beams, having complementary attributes. The facilities used are SPring-8, nuclear reactor JRR-3, pulsed neutron source J-PARC and ion-laser-combined beams as well as excited atomic beams. Materials studied are typically fuel cell materials, superconducting/magnetic/multi-ferroic materials, quasicrystals, thermoelectric materials, precipitation-hardened steels, nanoparticle-dispersed materials. Here, we introduce a few topics of neutron scattering and ion beam nanofabrication. For neutron powder diffraction, the NIMS has developed multi-purpose pattern fitting software, post RIETAN2000. An ionic conductor, doped Pr2NiO4, which is a candidate for fuel-cell material, was analyzed by neutron powder diffraction with the software developed. The nuclear-density distribution derived revealed the two-dimensional network of the diffusion paths of oxygen ions at high temperatures. Using the high sensitivity of neutron beams for light elements, hydrogen states in a precipitation-strengthened steel were successfully evaluated. The small-angle neutron scattering (SANS) demonstrated the sensitive detection of hydrogen atoms trapped at the interfaces of nano-sized NbC. This result provides evidence for hydrogen embrittlement due to trapped hydrogen at precipitates. The ion beam technology can give novel functionality on a nano-scale and is targeting applications in plasmonics, ultra-fast optical communications, high-density recording and bio-patterning. The technologies developed are an ion-and-laser combined irradiation method for spatial control of nanoparticles, and a nano-masked ion irradiation method for patterning. Furthermore, we succeeded in implanting a wide-area nanopattern using nano-masks of anodic porous alumina. The patterning of ion implantation will be further applied for controlling protein adhesivity of biopolymers. It has thus been demonstrated that the quantum beam-based nanotechnology will lead the innovations both for nano-characterization and nano-fabrication.