개방수조형 연구용 원자로에서 일차냉각계통의 설계

이선일(Sunil Lee),서경우(Kyoung Woo Seo) 대한기계학회 2018 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.6 No.2

고온 고압조건을 가진 발전용 상업로와는 달리 저온 저압조건에서 작동되는 연구용 원자로는 일반적으로 핵반응이 발생하는 노심이 개방된 수조수에 담겨 있는 개방수조형 방식으로 설계된다. 이 수조수의 냉각 및 정화를 위해 일차냉각계통을 포함한 다양한 유체계통이 필요하다. 특히 일차냉각계통은 정상출력운전 중 노심에서 발생되는 열을 일차냉각계통 펌프와 열교환기를 이용하여 제거하는 역할을 한다. 일차냉각계통 펌프가 정지되면 일차냉각계통 펌프의 관성바퀴에 의한 관성서행 유량을 통해 노심냉각을 유지하고, 안전잔열제거계통 펌프를 정지하면 플랩밸브를 통한 수조수의 자연순환에 의해 노심붕괴열이 제거된다. 본 논문에서는 개방수조형 연구용 원자로의 노심 냉각을 위한 일차냉각계통에 대해서 설계요건, 계통설명, 계통 운전(기동, 출력운전, 원자로 정지), 설계평가, 검사 및 시험의 항목으로 나누어 자세히 기술하였다. Unlike the nuclear power reactor, the research reactor for the multi-purpose neutron application has been designed with the open-pool type reactor the core is submerged in. The research reactor has several fluid systems such as primary cooling system (PCS), secondary cooling system, pool water management system, and hot water layer system. The primary cooling system removes the fission heat from the core in the normal operation. When the PCS pumps are not in operation after the reactor shutdown or trip, PCS removes the core decay heat by natural circulation through the flap valve. In this paper, the design bases, system description, system operation, design evaluation, inspection and testing for the primary cooling system are specified in detail.

흡열반응을 적용한 연료공급 및 냉각계통 구성품 시험장치 개발

박정배(Jeongbae Park),이영수(Youngsoo Lee),신동인(Dongin Shin),박수용(Sooyoung Park),최세영(Seyoung Choi) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

고속비행체의 연료공급 및 냉각계통에 적용되는 연료의 흡열반응을 이용한 냉각 특성을 확인하기 위해 열교환 냉각채널과 이를 시험할 수 있는 시험 장치를 구성하였다. 이를 이용하여 연료의 흡열반응을 일으킬 수 있는 초임계 온도 및 압력 환경을 구현하였다. 시험결과를 토대로 촉매의 연료분해 영향성을 비교 평가함으로써, 흡열 열교환 냉각채널과 촉매의 고속비행체 연료계통 시스템 및 냉각계통에 적용 가능성을 확인하였다. The test system of heat exchanger cooling channel was composed with the aim of researching a fuel cooling characteristic using endothermic reaction on fuel supply and cooling systems of high-speed vehicles. It employed a simulate endothermic reaction caused to the supercritical state of fuel. With this result, Catalyst influenced for fuel cracking was confirmed in comparison to verify applicability of endothermic heat exchanger cooling channel with catalyst to the fuel supply and cooling system of high-speed vehicles.

개방 수조형 연구용 원자로의 조사체 냉각 계통 개념 설계

박기정(Ki-Jung Park),정민규(Minkyu Jung),서경우(Kyoungwoo Seo),김성훈(Seong-Hoon Kim) 대한기계학회 2019 대한기계학회 논문집. Transactions of the KSME. C, 산업기술과 혁신 Vol.7 No.2

연구용 원자로는 핵분열 연쇄 반응으로 발생한 중성자를 기초 연구에서 산업 및 공학적 응용 연구까지의 광범위한 분야에 걸쳐 이용하는 원자로이다. 이 중성자를 이용하는 가장 중요한 분야 중 하나는 매우 다양하게 사용되는 동위 원소 생산 분야이다. 여러 동위 원소 중 Mo-99는 전 세계적으로 의학 진단 등의 의료 분야에서 많이 사용되고 있으며, 이에 대한 수요가 해마다 증가하고 있다. Mo-99 조사시 발생하는 열량은 핵연료에서 발생하는 열량과 비슷한 수준으로 안정적인 Mo-99 생산을 위해서는 충분한 냉각 시스템 설계가 동반되어야 한다. 특히 외부 반사체에서 Mo-99 타깃을 조사할 경우 Mo-99 냉각을 위한 별도의 냉각 계통이 설계되어야 한다. 외부 반사체 내에서의 냉각수 흐름 방향에 따라 냉각계통 설계가 크게 달라지게 되며, 각 유동 방향에 따른 장단점을 분석하여 계통 설계에 적용해야 한다. 본 연구에서는 Mo-99를 포함한 조사체 냉각 계통 설계에 적용 가능한 냉각 계통 개념을 제안하였으며, 이를 바탕으로 개방 수조형 연구용 원자로의 조사체 냉각 계통 개념 설계를 수행하였다. Research reactors are nuclear reactors that utilize fission chain reactions for a wide range of applications, from basic research to industrial and engineering applications. One of the most important application areas is the radioisotope production area. Mo-99 is widely used in medical fields such as medical diagnosis and the demand for Mo-99 is increasing every year. The heat generated by Mo-99 irradiation is similar to that from nuclear fuel, so sufficient cooling system design must be accompanied by stable Mo-99 production. In particular, when Mo-99 target is irradiated on an out-core reflector, an independent cooling system for Mo-99 should be designed. The design of the cooling system depends on the flow direction of the cooling water in the out-core reflector. The characteristic of each flow direction should be analyzed and applied to the conceptual design. In this study, the applicable conceptual design of irradiation targets cooling system of open pool research reactor was proposed.

프레임워크를 이용한 연료공급 및 냉각계통 예비설계 프로그램 개발

최세영,박수용,현석호,최원,박정배 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회지 Vol.12 No.4

In this study, we propose a conceptual design tool to develop fuel supply and engine cooling systems for high-speed vehicles. The preliminary designing of the systems and their validation were performed using this tool. Improvement in the design tool program was made using the fluid–thermal system design framework, which was applied to ensure efficient data processing using combined modules. The model geometry and thermal environment values were entered into the program. The thermodynamic properties of the system components were computed using the design tool, and simulation was performed to check the satisfaction rate of the requirements. It is hypothesized that our proposed design tool would be suitable for designing components for use in fuel supply and engine cooling systems of high-speed vehicles. 고속 비행체의 연료공급 및 냉각계통의 통합설계를 위한 프로그램을 개발하고 이를 이용하여 예비설계 및 검증을 수행하였다. 개발된 설계 도구는 상용 열유체 시스템 설계 프로그램을 프레임워크로 이용하여 모듈 통합과 입출력 처리 등이 개선되었다. 모델의 형상 및 열환경 변수를 입력하여 구성품의 상태량을 계산하고 모사를 통하여 설계 요구조건 충족을 확인할 수 있다. 이 프로그램을 사용하여 시스템의 세부 구성품 규격 선정에 적절하게 사용할 수 있음을 나타내었다.

양성자가속기 DTL 냉각시스템의 시제품 설계 및 제작

김경렬(Kyung-Ryul Kim),박준(Jun Park),김형균(Hyung-Gyun Kim),김희섭(Hee-Sub Kim),권세진(Sei-Jin Kwon),황운하(Woon-Ha Hwang),윤종철(Jong-Cheol Yoon),노준택(Jun-Taek Noh) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.10

This paper describes the design requirement, manufacture and optimization of a prototype cooling water skid for the PEFP 20 MeV DTL. The main objective of this prototype is to control resonance frequency of DTL system through the temperature control of cooling water. It is to resonant frequency of the drift tube cavities to 350 ㎒. The prototype water skid operates in combination with the low-level rf system (LLRF) to set the operating point of the drift tube. The frequency loop from the LLRF system will define the set points for the temperature control loop which will be able to control the tuning of the drift tube by regulating its temperature. This paper describes the design of a prototype cooling water skid required for the temperature control of the DTL cavities, focusing in the modeling and simulation of the cooling system, the sizing of water pumping skid component and the temperature control scheme.

혁신형 안전경수로의 원자로용기 외벽냉각 시 2상 자연순환 유동에 대한 수치해석적 연구

박연하,황도현,이연건 한국에너지학회 2019 에너지공학 Vol.28 No.4

국내에서 개발 중인 차세대 혁신형 안전경수로인 iPOWER는 피동용융노심냉각계통의 도입을 통해 중대사고시 노심용융물을 원자로 하부에서 장기간 냉각하고 안정화시키고자 한다. 아직 피동용융노심냉각계통의 최종 설계개념이 확정되기 전이나, 원자로용기 외벽냉각을 통한 노심용융물의 노내 억류 역시 주요 중대사고 대처 전략의 하나로 검토되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발된 열수력 계통해석코드인 MARS-KS를 이용하여 원자로용기와 단열체 사이에서 형성되는 2상 자연순환 유동을 모의하였다. 냉각수의 유로를 일차원으로 모델링하고, 노심용융물의 열부하에 따른 경계조건을 정의하여 자연순환 유량을 계산하였다. 또한 냉각수의 온도 및 수위, 원자로용기 하반구 주변 기포율 및 외벽에서의 열전달모드 등 주요 열수력 변수의 과도거동을 평가하였다.

하나로 2차 냉각탑의 공장분해수리

박용철(Young-Chul Park),이용섭(Young-Sub Lee),김양곤,정환성(Hoan-Sung Jung),임인철(In-Chul Lim) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.5

HANARO, an open-tank-in-pool type research reactor of 30 MWth power in Korea, has been operating normally since its initial criticality in February, 1995. For the last about ten years, A cooling tower of a secondary cooling system has been operated normally in HANARO. Last year, the cooling tower has been overhauled for preservative maintenance including fills, eliminators, wood support, water distribution system, motors, driving shafts, gear reducers, basements, blades and etc. This paper describes the results of the overhaul. As results, it is confirmed that the cooling tower maintains a good operability through a filed test. And a cooling capability will be tested when a wet bulb temperature is maintained about 28 ℃ in summer and the reactor is operated with the full power.

수출전략형 연구로의 1차 냉각계통 개념설계

박용철(Yong-Chul Park),김경련(Kyung-Ryun Kim) 한국유체기계학회 2005 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

An advanced Research Reactor (ARR) consists of an open-tank-type reactor assembly within a light water pool and generates thermal power of 20 ㎿. The thermal power is including a fission heat in the core, a fuel generated heat temporary stored in the pool, a circulating pumps generated heat and a neutron reflecting heat in the reflector vessel of the reactor. In order to remove the heat load, the primary cooling system will be installed. In this study, the conceptual design of the primary cooling system has been carried out using a design methodology of HANARO within a permissible range of safety. As results, it has been established that the conceptual design of the primary cooling system including design requirements, performance requirements, design restrictions, system descriptions and system operation to maintain the system functions.

차량용 연료전지 열관리 계통 운전 모사를 위한 모델 기반 연료전지 시스템 에뮬레이터 개발

한재수(Jae soo Han),유상석(Sangseok Yu) 대한설비공학회 2018 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.6

고속 비행체 연료공급 및 냉각계통 사례분석

최세영(Seyoung Choi),박수용(Sooyong Park),최현경(Hyunkyung Choi),전필선(Pilsun Jun),박정배(Jeongbae Park) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.11

고속 비행체에 있어 공력에 의한 표면 가열과 내부의 발열 문제의 해결을 위해서는 적절한 연료의 선택, 이를 공급하기 위한 장치 구성, 그리고 이들을 적용한 냉각 체계 등의 부시스템이 필요하다. 이는 연료, 탱크, 연료공급을 위한 펌프, 다양한 조절 밸브, 촉매반응기를 포함한 열교환기, 구성품을 연결하는 배관, 벽면 단열 구조물 및 단열재 등의 구성품을 포함한다. 본 연구에서는 고속 비행체에 있어서 비행 특성에 따른 적용가능 연료의 특성을 고찰하였으며, 이에 따른 연료의 공급 및 냉각 시스템의 적용 기술 및 기술동향을 파악하였다. In high-speed vehicle, selection of fuel, configuration of components and cooling system are required to solve the heating issue by aerodynamic heating and inner combustion process. This subsystem consists of fuel, tank, fuel supply pump, various control valve, heat exchanger, including reactor, connecting line, adiabatic structures, insulations. In this paper, applicable fuel property is considered at flight characteristic of hypersonic vehicles. in this regard, current state of fuel/cooling system technology is identified.