Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.27
no.4
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pp.220-227
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2015
Complex thermal hydraulic characteristics exist inside the reactor because the reactor internals consist of fuel assembly, internal structures and so on. In this study, to examine the effect of Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)-based two-equation turbulence models in the analysis of flow distribution inside a 1/5 scaled-down APR+, simulation was performed using the commercial computational fluid dynamics software, ANSYS CFX R.13 and the predicted results were compared with the measured data. It was concluded that reactor internal flow pattern was locally different depending on the turbulence models. In addition, the prediction accuracy of k-${\varepsilon}$ model was superior to that of other two-equation turbulence models and this model predicted the relatively uniform distribution of core inlet flow rate.
Cho, Hyun Ho;Kang, Junsu;Yoon, Joo Il;Joo, Han Gyu
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.5
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pp.1403-1415
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2021
The transient capability of a SP3 based pin-wise core analysis code SPHINCS is developed and verified through the analyses of the C5G7-TD benchmark. Spatial discretization is done by the fine mesh finite difference method (FDM) within the framework of the coarse mesh finite difference (CMFD) formulation. Pin size fine meshes are used in the radial fine mesh kernels. The time derivatives of the odd moments in the time-dependent SP3 equations are neglected. The pin homogenized group constants and Super Homogenization (SPH) factors generated from the 2D single assembly calculations at the unrodded and rodded conditions are used in the transient calculations via proper interpolation involving the approximate flux weighting method for the cases that involve control rod movement. The simplifications and approximations introduced in SPHINCS are assessed and verified by solving all the problems of C5G7-TD and then by comparing with the results of the direct whole core calculation code nTRACER. It is demonstrated that SPHINCS yields accurate solutions in the transient behaviors of core power and reactivity.
The aim of this work is to prepare a neutron noise calculator based on the second order of average current nodal expansion method (ACNEM). Generally, nodal methods have the ability to fulfill the neutronic analysis with adequate precision using coarse meshes as large as a fuel assembly size. But, for the zeroth order of ACNEM, the accuracy of neutronic simulations may not be sufficient when coarse meshes are employed in the reactor core modeling. In this work, the capability of second order ACNEM is extended for solving the neutron diffusion equation in the frequency domain using coarse meshes. For this purpose, two problems are modeled and checked including a slab reactor and 2D BIBLIS PWR. For validating of results, a semi-analytical solution is utilized for 1D test case, and for 2D problem, the results of both forward and adjoint neutron noise calculations are exploited. Numerical results indicate that by increasing the order of method, the errors of frequency dependent coarse mesh solutions are considerably decreased in comparison to the reference. Accordingly, the accuracy of second order ACNEM can be acceptable for the neutron noise calculations by using coarse meshes in the nuclear reactor core.
The low leakage leading pattern has features as the placement of some fresh fuel assemblies in the core interior to reduce the neutron fluence on the pressure vessel and to enhance the neutron economics. But as fresh fuel assemblies are loaded in the core interior, the local power tends to exceed safety limit due to the high reactivity of the fresh assemblies. Therefore, a large number of burnable poisons must be utilized in a low leakage scheme to suppress the high assembly power as well as the excess reactivity. In this study the effects of burnable poisons are treated as a perturbation on the power distribution, and the 'Power Sensitivity Coefficient' concept is adopted. An application study is performed for cycle 1 of the Korea Nuclear Unit-7 (KNU-7) to justify the usefulness of the reverse depletion method coupled with the above concept. To obtain the optimal burnable poision distribution at the given burnup step, the linear programming technique is adopted. The result shows maximum 4.5% error in the amount of burnable poisons between the calculated and the reference values. It is concluded that the design methodology which consists of the reverse depletion, the power sensitivity coefficient concept, and the linear programming technique can be used to find the optimal turnable poison distribution.
A failure analysis of holddown spring screw was performed using fracture mechanics approach. The spring screw was designed such that it was capable of sustaining the loads imposed by the initial tensile preload and operational loads. In order to investigate the cause of failure, a stress analysis of the top nozzle spring assembly was done using finite element analysis and a life prediction of the screw was made using a fracture mechanics approach. The elastic-plastic finite element analysis showed that the local stresses at the critical regions of head-shank fillet and thread root significantly exceeded than the yield strength of the screw material, resulting in local plastic deformation. Primary water stress corrosion cracking life of the Inconel 600 screw was predicted by using integration of the Scott model and resulted in 1.42 years, which was fairly close to the actual service life of the holddown spring screw.
The quarter-core simulation of BEAVRS Cycle 2 depletion benchmark has been conducted using the MCS/CTF coupling system. MCS/CTF is a cycle-wise Picard iteration based inner-coupling code system, which couples sub-channel T/H (thermal/hydraulic) code CTF as a T/H solver in Monte Carlo neutron transport code MCS. This coupling code system has been previously applied in the BEAVRS benchmark Cycle 1 full-core simulation. The Cycle 2 depletion has been performed with T/H feedback based on the spent fuel materials composition pre-generated by the Cycle 1 depletion simulation using refueling capability of MCS code. Meanwhile, the MCS internal one-dimension T/H solver (MCS/TH1D) has been also applied in the simulation as the reference. In this paper, an analysis of the detailed criticality boron concentration and the axially integrated assembly-wise detector signals will be presented and compared with measured data based on the real operating physical conditions. Moreover, the MCS/CTF simulated results for neutronics and T/H parameters will be also compared to MCS/TH1D to figure out their difference, which proves the practical application of MCS into the BEAVRS benchmark two-cycle depletion simulations.
Park, Jong-Beom;Park, Jin-Ho;Hwang, Choong-Hwan;Kim, In-Kook
Proceedings of the KIEE Conference
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2000.11d
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pp.638-640
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2000
Reactor Noise is defined as the fluctuations of measured instrumentation signals during full-power operation of reactor which have informations on reactor system dynamics such as neutron kinetics, thermal-hydraulics, and structural dynamics. Reactor noise analyses of ex-core neutron detector internals such as fuel assembly and Core Support Barrel in Nuclear Power Plant. A real time mode separation technique have been developed and applied for the analyses. The analyses data base have been constructed for the continuous monitoring and diagnose of the reactor internals. Detailed design of diagnostic system reactor internal structures using neutron noise(RIDS).
The present work analyzed the effect of mixing vane shape on the flow structure and heat transfer downstream of mixing vane in a subchannel of fuel assembly, by obtaining velocity and pressure fields, turbulent intensity, flow-mixing factors, heat transfer coefficient and friction factor using three-dimensional RANS analysis. NJl5, NJ25, NJ35, NJ45, which were designed by the authors, were tested to evaluate the performances in enhancing the heat transfer. Standard $\kappa-\epsilon$ model is used as a turbulence closure model, and, periodic and symmetry conditions are set as boundary conditions. The flow blockage ratio is kept constant, but the twist angle of mixing vane is changed. The results with three turbulence models( $\kappa-\epsilon$, $\kappa-\omega$, RSM) were compared with experimental data.
The structural change of Nafion polymer electrolyte membrane (PEM) induced by hot-pressing, which is one of the representative procedures for preparing membrane-electrode-assembly for low temperature fuel cells, was investigated by $^2H$ nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The hydrophilic channels were asymmetrically flattened and more aligned in the membrane plane than along the hot-pressing direction. The average O-$^2H$ director of $^2H_2O$ in polymer electrolyte membrane was employed to extract the structural information from the $^2H$ NMR peak splitting data. The dependence of $^2H$ NMR data on water contents was systematically analyzed for the first time. The approach presented here can be used to understand the chemicals' behavior in nano-spaces, especially those reshaping and functioning interactively with the chemicals in the wet and/or mixed state.
Effective multiplication factor has been calculated for one PWR fresh fuel assembly immersed in a spent fuel storage vault on the basis of the neutron transport theory. A numerical calculation has been carried out by means of Sn approximation. The method employed in this study is that the energy domain is broken into 16 groups, the angular variable is divided into four discrete direction, i.e., $S_4$, and the spatial variable which is divided into fine meshes at the interface between different materials is discretized into 27 mesh points. The calculated $K_{eff}$ value of 0.6145 seems to be far small in comparison with the value obtained by other author for an infinite array of fuel assemblies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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