A MEMS methanol reformer was fabricated and its performance was evaluated in the present study. Catalytic steam reforming of methanol was selected because the process had been widely applied in macro scale reformers. Conventional Cu/ZnO catalyst that was prepared by co-precipitation method to give the highest coating quality was used. The reactor structure was made by bonding three layers of glass wafers. The internal structure of the wafer was fabricated by the wet-etching process that resulted in a high aspect ratio. The internal surface of the reactor was coated by catalyst and individual wafers were fusion-bonded to form the reactor structure. The internal volume of the microfabricated reactor was $0.3cm^3$ and the reactor produced exhaust gas with hydrogen concentration at 73%. The production rate of hydrogen was 4.16 ml/hr that could generate power of 350 mW in a typical PEM fuel cell.
Kim, Hoe-Woong;Joo, Young-Sang;Park, Sang-Jin;Kim, Sung-Kyun
Nuclear Engineering and Technology
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제52권4호
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pp.776-783
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2020
As the refueling of a sodium-cooled fast reactor is conducted by rotating part of the reactor head without opening it, the monitoring of existing obstacles that can disturb the rotation of the reactor head is one of the most important issues. This paper deals with the ultrasonic ranging technique that directly monitors the existence of possible obstacles located in a lateral gap between the upper internal structure and the reactor core in a prototype generation IV sodium-cooled fast reactor (PGSFR). A 10 m long plate-type ultrasonic waveguide sensor, whose feasibility has been successfully demonstrated through preliminary tests, was employed for the ultrasonic ranging technique. The design of the sensor's wave radiating section was modified to improve the radiation performance, and the radiated field was investigated through beam profile measurements. A test facility simulating the lower part of the upper internal structure and the upper part of the reactor core with the same shapes and sizes as those in the PGSFR was newly constructed. Several under-water performance tests were then carried out at room temperature to investigate the applicability of the developed ranging technique using the plate-type ultrasonic waveguide sensor with the actual geometry of the PGSFR's internal structures.
Main coolant pump (MCP) is a canned-motor-type axial pump to circulate the primary coolant between nuclear fuel rods and steam generators in an integral type reactor. The reactor is designed to operate under condition of 310 oC and 14.7 MPa. Thus MCP has to be tested under same operating condition as reactor design condition in order to verify its performance and safety. In present work, a test loop to simulate real operating situation of the reactor has been designed and constructed to test MCP. And then, as a part of qualification test, canned motor functional test and pump hydraulic performance test have been carried out upon a prototype MCP. Canned motor efficiency and pump hydraulic characteristics including homologous curves and NPSH curves were obtained from the qualification test.
In this paper, a reconfigurable controller consisting of a normal controller and a standby controller is designed to control the thermoelectric (TE) power in the SP-100 space reactor. The normal controller uses a model predictive control (MPC) method where the future TE power is predicted by using support vector regression. A genetic algorithm that can effectively accomplish multiple objectives is used to optimize the normal controller. The performance of the normal controller depends on the capability of predicting the future TE power. Therefore, if the prediction performance is degraded, the proportional-integral (PI) controller of the standby controller begins to work instead of the normal controller. Performance deterioration is detected by a sequential probability ratio test (SPRT). A lumped parameter simulation model of the SP-100 nuclear space reactor is used to verify the proposed reconfigurable controller. The results of numerical simulations to assess the performance of the proposed controller show that the TE generator power level controlled by the proposed reconfigurable controller could track the target power level effectively, satisfying all control constraints. Furthermore, the normal controller is automatically switched to the standby controller when the performance of the normal controller degrades.
The feasibility of municipal sewage sludge digestion was investigated by using thermophilic anaerobic sequencing batch reactor(ASBR). One-day settle time was enough for the high performance of solid-liquid separation. The conversion of semi-continuous mode to sequencing batch mode is easily achieved without any adverse effects, although the large amount of sludge equal to the volume ratio of 0.3~06 to reactor volume was added in the feed step of the start-up. The ASBRs had higher conversion capability of organics to biogas than the control reactor. Gas yields of the ASBRs were increased by the average of 50% over the control reactor across a range of hydraulic retention time(HRT)s from 10days to 5days. The thermophilic reactors showed higher gas production than mesophilic reactor. Removal efficiencies of organic matter exceeded 80% on the basis of supernatants, except that at the reactor. Solid-liquid separation was essential in the performance of the ASBR, especially, at the lower HFT. The ASBRs were highly efficient in the retention of activated biomass within the reactor. thus compensating for increased equivalent organic loading rate through increased solids retention times followed by the increased solids, while maintaining shorter HRTs.
SMART Pilot is a multipurpose small capacity integral type reactor. Main coolant pump (MCP) of SMART Pilot is a canned-motor-type axial pump to circulate the primary coolant between nuclear fuel and steam generator in the primary system. The reactor is designed to operate under condition of $310^{\circ}C$ and 14.7MPa. Thus MCP has to be tested under same operating condition as reactor design condition to verify its performance and safety. In present wort a test apparatus to simulate real operating situations of the reactor has been designed and constructed to test MCP. And then functional tests, performance tests, and endurance tests have been carried out upon a prototype MCP. Canned motor characteristics, homologous head/torque curves, coast-down curves, NPSH curves and lift-time performance variations were obtained from the qualification test as well as hydraulic performance characteristics of MCP.
We have investigated the mixing behavior of a tubular heat exchanger reactor using CFD and compared its mixing performance with different type of reactors such as jet mixer and continuous stirred tank reactor (CSTR). The mixedness in each reactor was quantified introducing a statistical average value, the coefficient of variation (CoV), which is a normalized standard deviation of concentration of a component over the whole fluid domain. Through the analysis of the flow pattern and turbulent energy distribution, we suggested a simple but effective way to improve the mixing performance of the tubular heat-exchanger reactor, which include the addition of the internals and/or the increase of the recycle flow rate. It was found that the CoV value of the tubular reactor could be nearly equivalent to that of CSTR by applying those two alternatives suggested here.
The performance of UV reactor which is used in water treatment is strongly affected by UV fluence rate and water flow in the UV reactor. Therefore, CFD tools are widely used in designing process of UV reactors. This paper describes the development of a computational fluid dynamics (CFD) methodology that can be used to calculate the performance of open channel type UV reactor used in wastewater treatment plant. All computations were performed using commercial CFD code, CFX, by considering three dimensional, steady, incompressible flow. The Eulerian-Eulerian multi-phase method were used to capture the water-air interface. The MSSS model, provided by UVCalc3D, was used to calculate the UV intensity field. The numerical predictions and calculated UV Dose were compared with experimental dataset to validate the CFD methodology. The reactor performance based on MS2 log reduction was well matched with measurements within 6%.
The Control Rod Assembly (CRA) controls the reactor power by adjusting its position in the reactor core during normal operation and should be quickly inserted into the reactor core by free drop under scram condition to shut down chain reactions. Therefore, the drop time of the CRA is one of important factors for the safety of the nuclear reactor and must be experimentally verified. This study presents the drop performance test of the CRA which has been conceptually designed for the Proto-type Generation IV Sodium-cooled Fast Reactor. During the test, the CRA was free dropped from a height of 1 m under different flow rate conditions and its drop time was measured. The results showed that the drop time of the CRA increased as the flow rate increased; the average drop times of the CRA were approximately 1.527 seconds, 1.599 seconds and 1.676 seconds at 0%, 100% and 200% of design flow rates, respectively.
TRISO-coated particle fuel is widely used in high temperature gas cooled reactors and other advanced reactors. The performance of coated fuel particle is one of the fundamental bases of reactor safety. The failure probability of coated fuel particle should be evaluated and determined through suitable fuel performance models and methods during normal and accident condition. In order to better facilitate the design of coated particle fuel, a new TRISO fuel performance code named FRAT (Fission product Release Analysis Tool) was developed. FRAT is designed to calculate internal gas pressure, mechanical stress and failure probability of a coated fuel particle. In this paper, FRAT was introduced and benchmarked against IAEA CRP-6 benchmark cases for coated particle failure analysis. FRAT's results agree well with benchmark values, showing the correctness and satisfactory applicability. This work helps to provide a foundation for the credible application of FRAT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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