This study has been carried out to develop TM (Thermal to Mechanical) conversion systems for electric power generation using one of the Low Temperature Differential (LTD) Stirling engines called MM-7 capable of harnessing low temperature waste heat whose temperature is only $20{\sim}30^{\circ}C$ above the ambient. Measurements were made on the torque and rpm for a number of temperature differentials between the engine hot and cold ends, which could be effectively applied in developing the most suitable configuration for the high performance TM (Thermal to Mechanical) conversion system.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.3
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pp.289-295
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2021
A laser scabbling experiment was performed using a high-power fiber laser to investigate the removal rate of the concrete block and the scabbled depth. Concrete specimens with a 28-day compressive strength of 30 MPa were used in this study. Initially, we conducted the scabbling experiment under a stationary laser beam condition to determine the optimum scan speed. The laser interaction time with the concrete surface varied between 3 s and 40 s. The degree of spalling and vitrification on the surface was primarily dependent on the laser interaction time and beam power. Furthermore, thermal images were captured to investigate the spatial and temporal distribution of temperature during the scabbling process. Based on the experimental results, the scan speed at which the optical head moved over the concrete was set to be 300 mm·min-1 or 600 mm·min-1 for the 4.8-kW or 6.8-kW laser beam, respectively. The spalling rates and average depth on the concrete blocks were measured to be 87 cm3·min-1 or 227 cm3·min-1 and 6.9 mm or 9.8 mm with the 4.8-kW or 6.8-kW laser beams, respectively.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.19
no.3
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pp.279-287
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2021
For application in nuclear decommissioning, underwater laser cutting studies were conducted on thick stainless-steel plates for various cutting directions using a 6 kW fiber laser. For cutting along the horizontal direction with horizontal laser irradiation, the maximum cutting speed was 110 mm·min-1 for a 48 mm thick stainless-steel plate. For cutting along the vertical direction with horizontal laser irradiation, a maximum speed of 120 mm·min-1 was obtained for the same thickness, which confirmed that the cutting performance was similar but slightly better. Moreover, when cutting with vertically downward laser irradiation, the maximum cutting speed was 120 mm·min-1 for a plate of the same thickness. Thus, the cutting performance for vertical irradiation was nearly identical to that for horizontal irradiation. In conclusion, it was possible to cut thick stainless-steel plates regardless of the laser irradiation and cutting directions, although the assist gas rose up due to buoyancy. These observations are expected to benefit laser cutting procedures during the actual dismantling of nuclear facilities.
Dong Hyuk Lee;Hong Jang;Hyun Ho Cho;Jeonghwan Hwang;Jung-Woo Kim
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.21
no.1
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pp.175-182
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2023
APro, a modularized process-based total system performance assessment framework, was developed at the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) to simulate radionuclide transport considering coupled thermal-hydraulic-mechanical-chemical processes occurring in a geological disposal system. For reactive transport simulation considering geochemical reactions, COMSOL and PHREEQC are coupled with MATLAB in APro using an operator splitting scheme. Conventionally, coupling is performed within a MATLAB interface so that COMSOL stops the calculation to deliver the solution to PHREEQC and restarts to continue the simulation after receiving the solution from PHREEQC at every time step. This is inefficient when the solution is frequently interchanged because restarting the simulation in COMSOL requires an unnecessary setup process. To overcome this issue, a coupling scheme that calls PHREEQC inside COMSOL was developed. In this technique, PHREEQC is called through the "MATLAB function" feature, and PHREEQC results are updated using the COMSOL "Pointwise Constraint" feature. For the one-dimensional advection-reaction-dispersion problem, the proposed coupling technique was verified by comparison with the conventional coupling technique, and it improved the computation time for all test cases. Specifically, the more frequent the link between COMSOL and PHREEQC, the more pronounced was the performance improvement using the proposed technique.
Gha-Young Kim;Jeong-Hyun Woo;Junhyuk Jang;Yang-Il Jung;Young-Ho Lee
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.22
no.2
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pp.211-217
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2024
The growing significance of sustainable energy technologies underscores the need for safe and efficient management of spent nuclear fuels (SNFs), particularly via deep geological disposal (DGD). DGD involves the long-term isolation of SNFs from the biosphere to ensure public safety and environmental protection, necessitating materials with high corrosion resistance for DGD canisters. This study investigated the feasibility of a Cu-Ni film, fabricated via additive manufacturing (AM), as a corrosion-resistant layer for DGD canister applications. A wire-fed AM technique was used to deposit a millimeter-scale Cu-Ni film onto a carbon steel (CS) substrate. Electrochemical analyses were conducted using aerated groundwater from the KAERI underground research tunnel (KURT) as an electrolyte with an NaCl additive to characterize the oxic corrosion behavior of the Cu-Ni film. The results demonstrated that the AM-fabricated Cu-Ni film exhibited enhanced corrosion resistance (manifested as lower corrosion current density and formation of a dense passive layer) in an NaCl-supplemented groundwater solution. Extensive investigations are necessary to elucidate microstructural performance, mechanical properties, and corrosion resistance in the presence of various corroding agents to simplify the implementation of this technology for DGD canisters.
Every day a huge amount of paper is being used, most of them are thrown after using. This directly impacts on the environment. Therefore, waste paper management is necessity to protect the environment from its annihilation and pollution. Paper recycling products consist of printing paper, newspaper, corrugated containers, magazine paper and so on. Reuse waste paper will reduce the consumption of wood and virgin pulp as recycling one ton of newsprint can save approximately 1 ton of wood, meanwhile recycling 1 ton of printing paper can save more than 2 tons of wood. With increasing recycling rates, lower quality paper fractions may be included. Thus the selection of a paper recycling technology is a crucial first design consideration. The paper recycling must be accompanied by appropriate technology to manage a huge volume of wastepaper. The specific objectives of this study were as follows: (1) comprehensive literature reviews of paper production and consumption, (2) figure out about paper recovery and utilization, (3) investigate the paper recycling in the sustainable times, (4) introduce eco-friendly recycling technology to paper industry.
As high-level radioactive waste (HLW) generated from nuclear power plants is harmful to the human body, it must be safely disposed of by an engineered barrier system consisting of disposal canisters and buffer and backfill materials. A gap exists between the canister and buffer material in a HLW repository and between the buffer material and natural rock-this gap may reduce the water-blocking ability and heat transfer efficiency of the engineered barrier materials. Herein, the basic characteristics and thermal properties of granular bentonite, a candidate gap-filling material, were investigated, and their effects on the temperature change of the buffer material were analyzed numerically. Heat transfer by air conduction and convection in the gap were considered simultaneously. Moreover, by applying the Korean reference disposal system, changes in the properties of the buffer material were derived, and the basic design of the engineered barrier system was presented according to the gap filling material (GFM). The findings showed that a GFM with high initial thermal conductivity must be filled in the space between the buffer material and rock. Moreover, the target dry density of the buffer material varied according to the initial wet density, specific gravity, and water content values of the GFM.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.17
no.2
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pp.227-234
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2019
A user-friendly modeling interface is developed for a process-based total system performance assessment framework (APro) specialized for a generic geological disposal system for high-level radioactive waste. The APro modeling interface is constructed using MATLAB, and the operator splitting scheme is used to combine COMSOL for simulation of multiphysics and PHREEQC for the calculation of geochemical reactions. As APro limits the modeling domain to the generic disposal system, the degree of freedom of the model is low. In contrast, the user-friendliness of the model is improved. Thermal, hydraulic, mechanical and chemical processes considered in the disposal system are modularized, and users can select one of multiple modules: "Default process" and multi "Alternative process". APro mainly consists of an input data part and calculation execution part. The input data are prepared in a single EXCEL file with a given format, and the calculation part is coded using MATLAB. The final results of the calculation are created as an independent COMSOL file for further analysis.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.16
no.2
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pp.173-182
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2018
As part of planning for waste minimization, decontamination foam has been considered as a potential application for the cleaning of radioactive contaminant. In this study, we synthesized silica particles to improve foam stability by varying synthesis parameters. Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) was found to influence the stability of the decontamination foam. The reason was that higher interaction between $SiO_2$ nanoparticles and surfactant at the air-water interface in aqueous solution is beneficial for foam stability. CTAB can also be used as an additive for the aggregation of silica nanoparticles. In the separation of $SiO_2$ nanoparticles, CTAB plays a critical role in the nanoparticles flocculation because of the charge neutralization and hydrophobic effects of its hydrocarbon tails.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.6
no.4
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pp.347-356
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2008
The purpose of Radioactive Waste Acceptance Criteria(WAC) is to verify a radioactive waste compliance with radioactive disposal facility requirements in order to maintain a disposal facility's performance objectives and to ensure its safety. To develop WAC which is conformable with domestic disposal site conditions, we furthermore analysed the WAC of foreign disposal sites similar to the Kyung-Ju disposal site and the characteristics of various wastes which are being generated from Korea nuclear facilities. Radioactive WAC was developed in the technical cooperation with the Korea Atomic Energy Research Institute in consideration of characteristics of the wastes which are being generated from various facilities, waste generators' opinions and other conditions. The established criteria was also discussed and verified at an advisory committee which was comprised of some experts from universities, institutes and the industry. So radioactive WAC was developed to accept all wastes which are being generated from various nuclear facilities as much as possible, ensuring the safety of a disposal facility. But this developed waste acceptance criteria is not a criteria to accept all the present wastes generated from various nuclear facilities, so waste generators must seek an alternative treatment method for wastes which were not worth disposing of, and then they must treat the wastes more to be acceptable at a disposal site. The radioactive disposal facility WAC will continuously complement certain criteria related to a disposal concentration limit for individual radionuclide in order to ensure a long-term safety.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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