Abdelhameed, Ahmed Amin E.;Chaudri, Khurrum Saleem;Kim, Yonghee
Nuclear Engineering and Technology
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제52권12호
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pp.2699-2708
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2020
Helical-coil steam generator (HCSG) technology is a major design candidate for small modular reactors due to its compactness and capability to produce superheated steam with high generation efficiency. In this paper, we investigate the feasibility of the passively autonomous power maneuvering by coupling the 3-D transient multi-physics of a soluble-boron-free (SBF) core with a time-dependent HCSG model. The predictor corrector quasi-static method was used to reduce the cost of the transient 3-D neutronic solution. In the numerical system simulations, the feedwater flow rate to the secondary of the HCSGs is adjusted to extract the demanded power from the primary loop. This varies the coolant temperature at the inlet of the SBF core, which governs the passively autonomous power maneuvering due to the strongly negative coolant reactivity feedback. Here, we simulate a 100-50-100 load-follow operation with a 5%/minute power ramping speed to investigate the feasibility of the passively autonomous load-follow in a 450 MWth SBF PWR. In addition, the passively autonomous frequency control operation is investigated. The various system models are coupled, and they are solved by an in-house Fortran-95 code. The results of this work demonstrate constant steam temperature in the secondary side and limited variation of the primary coolant temperature. Meanwhile, the variations of the core axial shape index and the core power peaking are sufficiently small.
Steven Wijaya;Xuan Ha Nguyen;Yunseok Jeong;Yonghee Kim
Nuclear Engineering and Technology
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제56권3호
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pp.907-915
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2024
Various core designs with multi-batch fuel management (FM) are proposed and optimized for an innovative small modular reactor (iSMR), focusing on enhancing the inherent safety and neutronic performance. To achieve soluble-boron-free (SBF) operation, cylindrical centrally-shielded burnable absorbers (CSBAs) are utilized, reducing the burnup reactivity swing in both two- and three-batch FMs. All 69 fuel assemblies (FAs) are loaded with 2-cylindrical CSBA. Furthermore, the neutron economy is improved by deploying a truly-optimized PWR (TOP) lattice with a smaller fuel radius, optimized for neutron moderation under the SBF condition. The fuel shuffling and CSBA loading patterns are proposed for both 2- and 3-batch FM with the aim to lower the core leakage and achieve favorable power profiles. Numerical results show that both FM configurations achieve a small reactivity swing of about 1000 pcm and the power distributions are within the design criteria. The average discharge burnup in the two-batch core is comparable to three-batch commercial PWR like APR-1400. The proposed checker-board CR pattern with extended fingers effectively assures cold shutdown in the two-batch FM scenario, while in the three-batch FM, three N-1 scenarios are failed. The whole evaluation process is conducted using Monte Carlo Serpent 2 code in conjunction with ENDF/B-VII.1 nuclear library.
Nuclear design bases for System-Integrated Modular Advanced ReacTor(SMART) core are presented. Based on the proposed design bases, a SMART core loading pattern is constructed and its nuclear characteristics are studied. The proposed core loading pattern satisfies 3-year cycle length and soluble boron-free operation requirements at any time during the cycle
3-Methoxy-4-cyano-2,9-dioxabicyclo[4.3.0]non-3-e ne (1) was prepared by (4 + 2) cycloaddition reaction of methyl ${\alpha}$-cyanoacrylate with 2,3-dihydrofuran. Compound 1 was ring-open polymerized by cationic catalyst such as boron trifluoride etherate to obtain alternating head-to-head (H-H) copolymer (2) of methyl $\alpha$ -cyanoacrylate and 2,3-dihydrofuran. For comparison, head-to-tail (H-T) copolymer (3) was also prepared by free radical copolymerization of the corresponding monomers. The H-H copolymer exhibited minor differences in its $^1H$-NMR and IR spectra, but in the $^{13}C$-NMR spectra significant differences were observed between the H-H and H-T copolymers. All of the H-H and H-T copolymers were soluble in common solvents and the inherent viscosities were in the range 0.2-0.3 dl/g.
열출력 108MW$_{th}$ 급의 소형 원자로심을 설계하였다. 설계 제한 조건으로 2년의 재장전 주기, 무붕산 운전, 저출력 밀도를 채택하였고, 핵연료의 설계는 울진 3 & 4호기의 핵연료집합체 사양을 그대로 채택하였다. 노심 출력준위 제어는 제어봉만으로 가능하도록 하였으며, CASMO-3와 KINS-3를 통해 설계된 초기노심이 주기길이, 첨두계수, 감속재 온도계수, 출력계수 등의 설계 한계치를 만족하는지 확인하였다. 설계 결과, 한국형 표준원전 핵연료집합체를 장전하는 유조선급의 선박용 소형원자로를 무붕산 운전 조건으로 설계 가능함을 알 수 있었다. 단 가연성 독봉을 축방향으로 농축도를 달리하여 장전할 필요가 있으며, 독봉과 제어봉을 설계 한계까지 사용하여야 함을 알았다. 충분한 정지 반응도를 얻기위해 3개의 제어봉군 이외에 추가적인 정지제어봉군이 노심 외곽에 배치되는 안이 제기되었다.
The reed switch position transmitter (RSPT) is used as a position indicator for the control rod in commercial nuclear power plants made by ABB-CE. But this position indicator has some problems when directly adopting it to the integral reactor. The Control Element Drive Mechanism (CEDM) for the integral reactor is designed to raise and lower the control rod in steps of 2mm in order to satisfy the design features of the integral reactor which are the soluble boron free operation and the use of a nuclear heating for the reactor start-up. Therefore the resolution of the position indicator for the integral reactor should be achieved to sense the position of the control rod more precisely than that of the RSPT of the ABB-CE. This paper adopts seismic resistance reed switches to the position indicator in order to reduce the damages or impacts during the handling of the position indicator and earthquake.
Small rod-controlled pressurized water reactors (PWR) are the ideal energy source for vessel propulsion, benefiting from their high reactivity control efficiency. Since the control rods (CRs) increase the complexity of reactivity control, this paper seeks to study the performance of CRs in small rod-controlled PWRs to extend the lifetime and reduce power offset due to CRs. This study investigates CR grouping, move-in/out strategies, and axially non-uniform design effects on core neutron physics metrics. These metrics include axial offset (AO), core lifetime (CL), fuel utilization (FU), and radial power peaking factor (R-PPF). To simulate the movement of the CRs, a "Critical-CR-burnup" function was developed in OpenMC. In CR designs, the CRs are grouped into three banks to study the simultaneous and prioritized move-in/out strategies. The results show CL extension from 590 effective full power days (EFPDs) to 638-698 EFPDs. A lower-worth prioritized strategy minimizes AO and the extremum values decrease from -0.69 and + 0.81 to -0.28 and + 0.51. Although an axially non-uniform CR design can improve AO at the beginning of cycle (BOC), considering the overall CR worth change is crucial, as a significant decrease can adversely impact axial power distribution during the middle of cycle (MOC).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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