This paper proposes the method to develop the fuel of suljigemi pellet using agricultural by-products the occurred during the manufacturing of alcohol. The goal of the development of suljigemi using biomass is to make the pellet fuel of high calorie. The suljigemi pellet is difficult to recycle waste in the manufacture company of alcohol. suljigemi pellet has the effect of zero emission as the soil conditioner using ash after burning. Also suljigemi pellet has the reduction effect of carriage fee, fuel economy and low-cost high-efficiency effects, environmentally clean fuel as CO2 emissions savings. So the technologies of the suljigemi fuel pellet are developing low carbon, green growth renewable energy fuel through futuristic energy system will be. In experiments, suljigemi pellets confirmed the calories by about 10% higher than wood pellets with the same conditions.
The conventional MOX fuel shows adverse controllability in view of its neutronic characteristics such as decreased soluble boron worth and effective delayed-neutron fraction compared to the UO$_2$ fuel. In order to mitigate these disadvantages, we devised a new concept of the hybrid UO$_2$-MOX fuel pellet with dual structure such that its outer annular section contains. UO$_2$ fuel and its inner cylindrical bar contains MOX fuel. The lattice physics code HELIOS was used to evaluate the neutronic characteristics of three different types of fuel pellets ; UO$_2$ fuel pellet, MOX fuel pellet, and hybrid UO$_2$-MOX fuel pellet. Results show that the hybrid UO$_2$-MOX fuel pellet generally has intermediate neutronic tendency between UO$_2$ fuel and MOX which could diminish the problems arising from the use of the conventional MOX fuel.
Spent fuel decladding device and dry voloxidizer is to separate the spent pellet from spent fuel rod cut by 250mm and to convert the spent pellet into powder form for reuse and/or disposal of the spent fuel. There are two methods in decladding and voloxidation of spent fuel, that is, wet method with chemical material and dry method with mechanical device. In this study, to examine the fuel rod decladding process and the pellet voloxidation process, the devices for the spent fuel decladding and the pellet voloxidation with dry method are developed. The decladding machine is designed to separate pellets from fuel rod by slitting device. And, the voloxidizer is designed to convert the spent pellet which is ceramic form into powder form by oxidation using the multi step mesh, vibrator, and air in the high temperature environment. The result of this study, such as operation condition et., will be utilized in the design of the machine for demonstration.
Recently domestic wood pellet boilers are installed in rural and forestry houses. The fuel price per lower heating value of wood pellet is about 20 % lower than that of heating oil on July 2010. In spite of lower price of wood pellet, a few user of wood pellet boiler complain expensive fuel cost. One of this reason is inaccurate or improper air-fuel ratio setting of wood pellet boiler. O2 concentration of flue gas of domestic wood pellet boiler is about 9.7 % and there are few domestic wood pellet boiler which can control air-fuel ratio automatically. We tested a domestic wood pellet boiler in changing boiler thermal output and air-fuel ratio. The nominal boiler thermal output is 25 kW (21 500 kcal/h). We measured thermal efficiency and flue gas concentrations such as CO and NOx at each boiler thermal load with various air-fuel ratio. The results show that if air flow rate is the same as full load and part load, thermal efficiency of part load of 40 % drops about 7.7 %p compared to boiler full load case.
This paper proposes the method to develop the fuel of suljigemi pellets using agricultural by-products the occurred during the manufacturing of alcohol. This paper is the goal to make sulgigemi pellet fuel for develops pellet of high calorie. The methods of sulgigemi pellet manufacturing well mix as the dough with the water and the sulgigemi. And then we have dried in the after compression and molding using well mixed the sulgigemi. The moisture of pellets has dried it removed until about 85%. Suljigemi pellet has the effect of zero emission as the soil conditioner using ash after burning. The merits for the sulgigemi pellet are the convenience of storage and custody. Also sulgigemi pellet has the reduction effect of carriage fee, fuel economy and low-cost high-efficiency effects, environmentally clean fuel as CO2 emissions savings. In experiment, we confirmed to calories of the wood pellet and the sulgigemi pellet. The calorie of the suljigemi pellets has high 233 kilo calories than the wood pellets. So the technologies of the sulgigemi fuel pellets are developing low carbon, green growth renewable energy fuel through futuristic energy system will be.
Kim, Dong-Joo;Kim, Keon Sik;Kim, Dong Seok;Oh, Jang Soo;Kim, Jong Hun;Yang, Jae Ho;Koo, Yang-Hyun
Nuclear Engineering and Technology
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제50권2호
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pp.253-258
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2018
A microcell $UO_2$ pellet, as an accident-tolerant fuel pellet, is being developed to enhance the accident tolerance of nuclear fuels under accident conditions as well as the fuel performance under normal operation conditions. Improved capture-ability for highly radioactive and corrosive fission product (Cs and I) is the distinct feature of a ceramic microcell $UO_2$ pellet, and the enhanced pellet thermal conductivity is that of a metallic microcell $UO_2$ pellet. The fuel temperature can be effectively decreased by enhanced thermal conductivity. In this study, the material concepts of metallic and ceramic microcell $UO_2$ pellets were designed, and the fabrication process of microcell $UO_2$ pellets embodying the designed concept was developed. We successfully implemented the microcell $UO_2$ pellets and produced microcell $UO_2$ pellets. In addition, an assessment of the out-of-pile properties of a microcell $UO_2$ pellet was performed, and the in-reactor performance and behavior of the developed microcell pellets were evaluated through a Halden irradiation test. According to the expectations, the excellent performance of the microcell $UO_2$ pellets was confirmed by the online measurement data of the Halden irradiation test.
The authors have developed two devices which cuts the spend fuel rod to an optimal size and extracts fuel pellet from the pieces of cut fuel rods. These devices are so important to reduce radioactive wastes that some advanced countries developed their own methods and devices. The authors have benchmarked from these methods and devices. For spent fuel rod cutting, the tube cutting method has been chosen. some mechanical properties of the fuel tube and pellet has been carefully considered for an optimal cutting size. For fuel pellet extraction, a mechanically extracting method has been adopted. The existing chemical method have turned out to be inappropriate because it produced large amount of radioactive wastes, in spite of its high fuel recovery characteristics. The developed method has an advantage that it can be applied to other fuel rods that have different shapes and sizes. The two devices are set up and operated in the hot cell where people can not go in, so that the devices have been designed to be controlled remotely and modulated for easy maintenance. And the performance of the devices has been tested by using simulated fuel rod. From the experimental results, the devices are supposed to be useful for reducing radioactive wastes.
A failed spent fuel rod with 53,000 MWd/tU from a nuclear power plant was characterized, and the fission products and oxygen layer in the pellet-clad mechanical interaction region were observed using an EPMA (Electron Probe Micro-Analyzer). A sound fuel rod burned under similar conditions was used to compare and analyze, the results of the failed fuel rod. In the failed fuel rod, the oxide layer represented $10{\mu}m$ of the boundary of the cladding, and $35{\mu}m$ of the region outside the cladding. By comparison, in the sound fuel rod, the oxide layer was $8{\mu}m$, observed in the cladding boundary region. The cladding inner surface corrosion and the resulting fuel-cladding bonding were investigated using an EPMA. Zirconium existed in the bonding layer of the (U, Zr)O compound beyond the pellet cladding interaction gap of $20{\mu}m$, and composition of UZr2O3 was observed in the failed fuel rod. This paper presents the results of the EPMA examination of a spent fuel specimen, and a technique to analyze fission products in the pellet-clad mechanical interaction region.
Heung Soo Lee;Dong Seok Kim;Dong-Joo Kim;Jae Ho Yang;Ji-Hae Yoon;Ji Hwan Lee
Nuclear Engineering and Technology
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제55권10호
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pp.3860-3865
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2023
A metallic microcell UO2 pellet has a microstructure where a metal wall is connected to overcome the low thermal conductivity of the UO2 fuel pellet. It has been verified that metallic microcell fuel pellets provide an impressive reduction of the fuel centerline temperature through a Halden irradiation test. However, it is difficult to predict the effective thermal conductivity of these pellets and researchers have had to rely on measurement and use of the finite element method. In this study, we designed a unit microcell model using a thermal resistance circuit to calculate the effective thermal conductivity on the basis of the microstructure characteristics by using the aspect ratio and compared the results with those of reported metallic UO2 microcell pellets. In particular, using the thermal conductivity calculated by our model, the fuel centerline temperature of Cr microcell pellets on the 5th day of the Halden irradiation test was predicted within 6% error from the measured value.
핵연료소결체의 편심이 정상상태에서 핵연료봉 열적 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 지배방정식은 핵연료소결체와 피복관영역에 대해 2차원 원통좌표계 (r, $\theta$)로 각각 세우고 유한요소법으로 풀었다. 갭(gap)영역에서 방위각 의존적인 열전달계수를 사용하여 동심구조는 그대로 두는 반면 갭크기의 비대칭성을 고려하였다. 재료물성치는 온도의 함수로 사용되었으며 체적 열발생은 반경의 함수로 고려하였다. 핵연료 소결체의 편심으로 인해 피복관 외부 표면에서 최대국부열속은 증가하였고, 핵연료 소결체의 최대온도와 핵연료 평균온도는 감소하였다. 전자는 최소 DNBR계산시 불확실도에 영향을 미칠 것으로 생각되며, 후자의 두현상은 핵연료 소결체의 용융 가능성과 사고시 핵연료 잠재에너지를 줄어들게 할 것으로 예상된다. 또한, 핵연료 소결체의 편심으로 인해 핵연료 소결체의 온도분포는 비대칭을 이루고 최대온도의 위치는 변동되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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