• Nuclear Engineering and Technology
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• 제52권7호
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• pp.1386-1395
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• 2020

High fidelity nuclear reactor fuel assembly simulation using CFD method is an effective way for the structure design and optimization. The validated models and user practice guidelines play critical roles in achieving reliable results in CFD simulations. In this paper, the international benchmark MATiS-H is studied carefully and the best user practice guideline is achieved for the rod bundles simulation. Then a 5 × 5 rod bundles model in the advanced pressurized water reactor (PWR) is established and the detailed three-dimensional thermal-hydraulic characteristics are investigated. The influence of spacer grids and mixing vanes on the flow and hear transfer in rod bundles is revealed. As the coolant flows through the spacer grids and mixing vanes in the rod bundles, the drastic lateral flow would be induced and the pressure drop increases significantly. In addition, the heat transfer is enhanced remarkably due to the strong mixing effects. The calculation results could provide meaningful guidelines for the design of advanced PWR fuel assembly.

• 에너지공학
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• 제13권1호
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• pp.51-59
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• 2004

국내에 설치 운영중인 원전 훈련용 시뮬레이터의 핵 증기공급 계통 열수력 프로그램은 1980련 전후에 외국 벤더들이 개발하여 공급한 것으로 이들 열수력 프로그램은 핵 증기공급 계통 열수력 현상을 실시간으로 모의하기 위해 과도하게 단순화된 모델을 채택하고 있다. 그 결과 원자로 냉각계통에 복잡한 이상유동이 발생하는 사고를 모의하는 경우 정확도가 떨어질 수 있어 부정적인 훈련(Negative training)을 초래할 가능성이 있다. 이와같은 문제를 해결하기 위해 전력연구원에서는 RETRAN-3D코드를 기본으로 시뮬레이터용 핵 증기공급 계통 열수력 프로그램 ARTS코드를 개발하였다. RETRAN-3D코드를 기본으로 하는 ARTS코드는 거의 대부분의 사고를 실시간으로 모의할 수 있으며 계산의 건전성도 보장된다. 그러나, 대형냉각재 상실사고나 저압 저유속 상태의 장기 과도현상 등을 모의하는 경우에 발생하는 계산실패나 실시간 계산 지체등의 가능성이 있다. 이 경우 이를 자동으로 대체 보완할 수 있는 보조계산체계를 개발했다. 특히, ARTS코드의 실시간 계산 및 건전성 문제가 예상되는 대형냉각재 상실사고를 주모의 대상으로 간주했다. 계산 결과는 코드의 정확도, 실시간 계산능력, 건전성 및 운전원 교육등에서 최종안정성평가보고서 및 ANSI/ANS-3.5-1998$^{[1]}$ 시뮬레이터 소프트웨어 기준을 만족하는 것으로 평가되었다

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권12호
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• pp.1175-1183
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• 2013

전산유체역학 소프트웨어의 일부 개발자 및 사용자는 최신 전산유체역학 소프트웨어가 최소한 단상 원자로 안전문제는 타당하게 해석할 수 있을 것으로 생각하지만 계산 결과에는 여전히 제한성 및 불확실도가 존재한다. 현재 한국원자력안전기술원에서는 규제관점에서 원자로 안전문제에 대한 상용 전산유체역학 소프트웨어의 성능평가를 수행하고 있다. 본 연구에서는 축소 APR+ 원자로 내부유동 해석시다공성 모델을 적용한 상용 전산유체역학 소프트웨어의 예측 성능을 평가하기 위해 ANSYS CFX R.14 및 FLUENT R.14 에 탑재된 수치모델을 이용하여 계산을 수행하였다. 결론적으로 전산유체역학 소프트웨어에 따라 축소 APR+ 원자로 내부유동 분포는 국부적으로 차이가 발생하였다. 비록 제한된 수의 측정치로 인해 상용 전산유체역학 소프트웨어간 예측성능을 평가하기에는 다소 한계가 있으나 CFX R.14 가 FLUENT R.14 에 비해 상대적으로 타당한 예측결과를 제시하였다. 한편 적용된 차분법의 차이로 인해 동일한 격자에 대해 FLUENT R.14 가 CFX R.14 에 비해 상대적으로 많은 계산 메모리를 필요로 하였다. 따라서 대용량 병렬 계산시 가용한 계산 자원에 적합한 전산유체역학 소프트웨어가 선정되어야 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권6호
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• pp.1291-1302
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• 2016

This paper presents a new and efficient scheme to determine the optimal neutron source position in a model near-equilibrium pressurized water reactor, which is based on the OPR1000 Hanul Unit 3 Cycle 7 configuration. The proposed scheme particularly assigns importance of source positions according to the local adjoint flux distribution. In this research, detailed pin-by-pin reactor adjoint fluxes are determined by using the Monte Carlo KENO-VI code from solutions of the reactor homogeneous critical adjoint transport equations. The adjoint fluxes at each allowable source position are subsequently ranked to yield four candidate positions with the four highest adjoint fluxes. The study next simulates ex-core detector responses using the Monte Carlo MAVRIC code by assuming a neutron source is installed in one of the four candidate positions. The calculation is repeated for all positions. These detector responses are later converted into an inverse count rate ratio curve for each candidate source position. The study confirms that the optimal source position is the one with very high adjoint fluxes and detector responses, which is interestingly the original source position in the OPR1000 core, as it yields an inverse count rate ratio curve closest to the traditional 1/M line. The current work also clearly demonstrates that the proposed adjoint flux-based approach can be used to efficiently determine the optimal geometry for a neutron source and a detector in a modern pressurized water reactor core.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.199-212
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• 2008

A small-break loss of coolant accident (SB-LOCA) test with a break size equivalent to a 3-inch cold leg break of the APR1400 was carried out as the first transient integral effect test using the ATLAS (Advanced Thermal-hydraulic Test Loop for Accident Simulation). This was the first integral effect test to investigate the integral performance of the test facility and to verify its simulation capability for one of the design-basis accidents. Reasonably good thermal hydraulic data was obtained so that an integral performance of the fluid sub-systems was identified and control performance of the ATLAS was confirmed under real thermal hydraulic conditions. Based on the measured data, a post-test calculation was carried out using the best-estimate thermal hydraulic safety analysis code, MARS 3.1, and the similarity between the expected and actual data was investigated. On the whole, the post-test calculation reasonably predicts the major thermal hydraulic parameters measured during the SB-LOCA test. The obtained data will be used to enhance the simulation capability of the ATLAS and to improve an input model of the ATLAS for simulation of other target scenarios.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.1-11
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• 1981

가압경수로심의 3차원적 simulation 코드인 KINS를 개발하여 고리1호기 제 1주기에 대한 benchmark 계산을 수행하였다. KINS는 FLARE에서 사용하고 있는 모델을 기초로 하여 가압경수로심 해석에 보다 유용하게 쓸 수 있도록 발전시킨 것이다. 제 1주기초에서는 hot zero power 상태에서의 임계붕소농도, 핵연료집합체별 출력분포, 노심평균축방향 출력분포 등을 계산하여 실측 자료와 비교하였다. 아울러 연소도 1000MWD/MTU 단위로 연소계산을수행하여 여기서 산출된 임계 붕소농도와 핵 연료집합체별 출력 분포를 실측자료와 비교하였다. 계산결과는 실측자료와 매우 훌륭하게 일치하고 있으므로 KINS가 가압경수로의 노심관리에 아주 경제적이며 유효한 도구가 될것임을 보여주는 것이라고 생각된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권4호
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• pp.387-400
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• 1991

해수유동에 의한 이류와 부유물과의 상호작용에 의한 해양에서의 핵종이동을 모사하여 시간에 따른 핵종농도의 파과곡선을 구할 수 있는 해양구획모델이 개발되었다. 해양을 임의 수의 구획으로 나누어 각 구획간의 질량수지를 통해 지배 방정식을 세우고 이에 대한 해를 stiff한 문제에 유용한 수치적분방법을 이용하여 구하였다. 2차원 해수유동모델을 이용하여 해수교체시간을 계산한 후 각 구획간의 해수유동에 의한 이류수송을 나타내는 이동계수를 구하였다. 개발된 해양구획모델에 대한 계산 예로써 해저에 위치한 가상 처분장으로 부터 방출된 저준위방사성 폐기물의 주요 핵종중 Tc-99 Cs-137 및 Pu-238에 대한 파과곡선을 5개 구획에 대해 구하였다. 또한 핵종농도 파가 곡선에 대한 파라미터의 민감도 분석을 수행한 결과 구획내의 해수체적 및 해수교체시간과 같은 주요 변수들이 파과곡선에 중요한 영향을 줌을 알 수 있었다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.113-121
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• 2014

In this work, an integrated model including molecular dynamics and chemical rate theory was implemented to calculate the growth of point defect clusters(PDC) and copper-rich precipitates(CRP) which could change the mechanical properties of reactor pressure vessel(RPV) steels in a nuclear power plant. A number of time-dependent differential equations were established and numerically integrated to estimate the evolution of irradiation defects. The calculation showed that the concentration of the vacancies was higher than that of the self-interstitial atoms. The higher concentration of vacancies induced a formation of the CRPs in the later stage. The size of the CRPs was used to estimate the mechanical property changes in RPV steels, as is the same case with the PDCs. The calculation results were compared with the measured values of yield strength change and Charpy V-notch transition temperature shift, which were obtained from the surveillance test data of Korean light water reactors(LWRs). The estimated values were in fair agreement with the experimental results in spite of the uncertainty of the modeling parameters.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.73-77
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• 2015

검출기의 자세한 구조를 알고자 CT 스캐닝을 하였으며 크리스털 형상과 사층에 관한 세부적인 구조를 전산모사 계산법을 이용해 재현하였다. 낮은 에너지의 감마선에 대한 피크 효율이 거리가 작아질수록 감소, 보다 높은 에너지(400 keV) 아상에서의 전체 효율성은 검출기 코어를 조정함으로써 불확도를 줄일 수 있었다. PENELOPE 계산법을 이용해 얻은 공간적 의존성 사이에 적절한 일치점이 달성되었음을 확인 하였다. 이는 크리스털 코어, 모서리와 크리스털 코어의 라운딩을 설명해 주는 매개변수들을 조정함으로써 달성되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권5호
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• pp.1444-1450
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• 2019

The fast-neutron shielding behaviour (FNSB) of two clay-materials (Ball clay and Kaolin)of Southwestern Nigeria ($7.49^{\circ}N$, $4.55^{\circ}E$) have been investigated using effective removal cross section, ${\Sigma}_R(cm^{-1})$, mass removal cross section, ${\Sigma}_{R/{\rho}}(cm^2g^{-1})$ and Mean free path, ${\lambda}$ (cm). These parameters decide neutron shielding behaviour of any material. A computer program - WinNC-Toolkit has been used for computation of these parameters. The toolkit evaluates these parameters by using elemental compositions and densities of samples. The proficiency of WinNC-Toolkit code was probe by using MCNPX and GEANT4 to model fast neutron transmission of the samples under narrow beam geometry, intending to represent the actual experimental setup. Direct calculation of effective removal cross section ($cm^{-1}$) of the samples was also carried out. The results from each of the methods for each types of the studied clay-materials (Ball clay and Kaolin) shows similar trend. The trend might be the fingerprint of water content retained in each of the samples being baked at different temperature. The compositions of each sample have been obtained by Particle-Induced X-ray Emission (PIXE) technique (Tandem Pelletron Accelerator: 1.7 MV, Model 5SDH). The FNSB of the selected clay-materials have been compared with standard concrete. The cognizance of various factors such as availability, thermo-chemical stability and water retaining ability by the clay-samples can be analyzed for efficacy of the material for their FNSB.