This paper presents the methodology for thermal hydraulic analysis of Pressurized Water Reactor (PWR) steam generators. Topics include porous media approach, governing equations, physical models and correlations for solid-to-fluid interaction and heat transfer and numerical solution scheme. Some details about the ATHOS3 code currently used widely for thermal hydraulic analysis of PWR steam generators in the industry are presented. The ATHOS3 code is applied to the thermal hydraulic analysis of steam generator in the Korea YGN 3&4 nuclear power plant and the computed results are presented.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.6
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pp.673-681
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2005
As it is the most important to make sure security and reliability for nuclear Power Plant, it's considered the most crucial issues to develop a fault detective and diagnostic system in spite of multiple hardware redundancy in itself. To develop an algorithm for a fault diagnosis in the nuclear PWR steam generator, this paper proposes a method based on ART2(adaptive resonance theory 2) neural network that senses and classifies troubles occurred in the system. The fault diagnosis system consists of fault detective part to sense occurred troubles, parameter estimation part to identify changed system parameters and fault classification part to understand types of troubles occurred. The fault classification part Is composed of a fault classifier that uses ART2 neural network. The Performance of the proposed fault diagnosis a18orithm was corroborated by applying in the steam generator.
Lee, Tae Hyun;Ryu, Kyung Ha;Kim, Hong Deok;Hwang, Il Soon;Kim, Ji Hyun;Lee, Min Ho;Choi, Sungyeol
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.5
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pp.1381-1389
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2019
Stress corrosion cracking (SCC) widely found in both primary and secondary sides of steam generator (SG) tubing in pressurized water reactors (PWR) has become an important safety issue. Using eddy-current tests (ECTs), non-destructive evaluations are performed for the integrity management of SG tubes against intergranular SCC. To enhance the reliability of ECT, this study investigates the effects of oxide films on ECT's detection capabilities for SCC in laboratory-degraded SG tubing in high temperature and high pressure aqueous environment.
Jo, Jong Chull;Jeong, Jae Jun;Yun, Byong Jo;Kim, Jongkap
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.1
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pp.322-336
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2021
This paper presents a numerical prediction of the transient hydraulic loads acting on the tubes and external supports of a pressurized water reactor (PWR) steam generator (SG) during blowdown following a sudden feedwater line break (FWLB). A simplified SG model was used to easily demonstrate the prediction. The blowdown discharge flow was treated as a flashing flow to realistically simulate the transient flow fields inside the SG and the connected broken feedwater pipe. The effects of the SG initial pressure or the broken feedwater pipe length on the intensities or magnitudes of transient hydraulic loads were investigated. Then predictions of the decompression pressure wave-induced impulsive pressure differential loads on SG tubes and the transient blowdown loads on SG external supports were demonstrated and the general aspects of transient responses of such transient hydraulic loads to the FWLB were discussed.
Recently, the common concern of nuclear power industry in the development of technology mitigating and preventing the aging of steam generator tubes prevails, because the trends of steam generator flaws at Uljin unit #1,2 and KSNP(Korea Standard Nuclear Power Plant) impose a burden on the operation of nuclear power plant. While the regulatory agency is demanding the establishment of the advanced general performance maintenance system, the steam generator management program adapting advanced technology is being developed which may comply with EPRI PWR SG Guidelines based on NEI 97-06 ‘ General Guidelines including all the maintenance aspects consist of the tube integrity assessment criteria, repair limit, allowable leakage level, water chemistry will be composed in order to obtain the approval of regulatory agency and be applied to Nuclear power plant early 2005. This presentation is to introduce maintenance state including SG tube degradation and main contents of advanced SG management program being developed, and futhermore update present and future plan, and estimate the alternation after the completion.
Kwon, Jin Su;Kim, Doh Hyeon;Shin, Sung Gil;Lee, Jeong Ik;Kim, Sang Ji
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.3
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pp.1085-1097
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2022
A printed circuit steam generator (PCSG) is being considered as the component for pressurized water reactor (PWR) type small modular reactor (SMR) that can further reduce the physical size of the system. Since a steam generator in many PWR-type SMR generates superheated steam, it is expected that dryout front oscillation can potentially cause thermal fatigue failure due to cyclic thermal stresses induced by the transition in boiling regimes between convective evaporation and film boiling. To investigate the fatigue issue of a PCSG, a reference PCSG is designed in this study first using an in-house PCSG design tool. For the stress analysis, a finite element method analysis model is developed to obtain the temperature and stress fields of the designed PCSG. Fatigue estimation is performed based on ASME Boiler and pressure vessel code to identify the major parameters influencing the fatigue life time originating from the dryout front oscillation. As a result of this study, the limit on the temperature difference between the hot side and cold side fluids is obtained. Moreover, it is found that the heat transfer coefficient of convective evaporation and film boiling regimes play an essential role in the fatigue life cycle as well as the temperature difference.
In this study, a numerical analysis was performed to simulate the thermal-hydraulic response of the secondary side of a steam generator(SG) model equipped with an orifice-type SG outlet flow restrictor to a main steam line break(MSLB) at a pressurized water reactor(PWR) plant. The SG analysis model includes the SG upper steam space and the part of the main steam pipe between the SG outlet and the broken pipe end. By comparing the numerical calculation results for the present SG model to those obtained for a simple SG model having no flow restrictor, the effects of the flow restrictor on the thermal-hydraulic response of SG to the MSLB were investigated.
It is well known that steam generator water level control at low power operation has many difficulties in a PWR (pressurized water reactor) nuclear power plant. The reverse process responses known as shrink and swell effects make it difficult to control the steam generator water level at low power. A new automatic control logic to remove the reverse process responses is proposed in this paper. It is implemented in PLC (programmable logic controller) and evaluated by using test equipment in Korea Atomic Energy Research Institute. The simulation test shows that the performance requirements is met at low power (below 15%). The water level control by new control logic is stabilized within 1% fluctuation from setpoint, while the water level by YGN 3 and 4 control logic is unstable with the periodic fluctuation of 25% magnitude at 5% power.
An experiment was performed for the OECD/NEA ROSA-2 Project with the large-scale test facility (LSTF), which simulated a steam generator tube rupture (SGTR) accident due to a double-ended guillotine break of one of steam generator (SG) U-tubes with operator recovery actions in a pressurized water reactor. The relief valve of broken SG opened three times after the start of intact SG secondary-side depressurization as the recovery action. Multi-dimensional phenomena specific to the SGTR accident appeared such as significant thermal stratification in a cold leg in broken loop especially during the operation of high-pressure injection (HPI) system. The RELAP5/MOD3.3 code overpredicted the broken SG secondary-side pressure after the start of the intact SG secondary-side depressurization, and failed to calculate the cold leg fluid temperature in broken loop. The combination of the number of the ruptured SG tubes and the HPI system operation difference was found to significantly affect the primary and SG secondary-side pressures through sensitivity analyses with the RELAP5 code.
For the structural integrity evaluation of pressurized water reactor (PWR) steam generator (SG) tubes subjected to transient hydraulic loading, determination of the tube-to-tube gap velocity and static pressure distributions along the tubes is prerequisite. This paper addresses both computational fluid dynamics (CFD) and analytical approaches for predicting the tube-to-tube gap velocity and static pressure distributions during blowdown following a feedwater line break (FWLB) accident at a PWR SG. First of all, a comparative study on CFD calculations of the transient velocity and pressure distributions in the SG secondary sides for two different models having 30 or no tubes is performed. The result shows that the velocities of sub-cooled water flowing between any adjacent two tubes of a tubed SG model during blowdown can be roughly estimated by applying the specified SG secondary side porosity to those of the no-tubed SG model. Secondly, simplified analytical approximate solutions for the steady two-dimensional SG secondary flow velocity and pressure distributions under a given discharge flowrate are derived using a line sink model. The simplified analytical solutions are validated by comparing them to the CFD calculations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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