• Title, Summary, Keyword: 초고온가스로

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초고온가스로 흑연 노심 구조 건전성

  • Kim, Eung-Seon
    • Journal of the KSME
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    • v.55 no.10
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    • pp.36-39
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    • 2015
  • 이 글에서는 초고온가스로 노심 흑연 구조물의 신뢰성 평가 관련 이해를 돕기 위해 원자력급 흑연의 일반적인 특성, 흑연 구조물의 파손 평가 모델 및 이론, ASME 응력 평가 모델에 대해 기술하고자 한다.

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진공 플라즈마 용사 코팅 조건에 따른 초고온 세라믹 코팅의 미세구조

  • Yu, Yeon-U;Jeon, Min-Gwang;Nam, Uk-Hui;Byeon, Eung-Seon
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.135-135
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    • 2016
  • 차세대 가스터빈 엔진 및 초음속 항공기 내 고온부의 온도가 증가함에 따라, 기존의 초내열합금 기반 소재를 사용하기 어려워지고 있다. 초고온 세라믹스는 높은 기계적 물성, 화학적 안정성 등 우수한 고온 특성을 가지고 있어 기존의 초고온 소재를 대체 할 수 있는 물질로 부상되고 있다. 하지만 기존의 금속 기반 소재 대비 높은 밀도로 인하여 초고온 세라믹 단일체를 비행체 부품에 적용하기에는 어려움이 있다. 이에 초고온 세라믹스와 탄소섬유를 포함하는 세라믹 복합체(Ceramic Matrix Composite, CMC)를 제작하여 동등한 기계적 물성을 보이면서 무게를 감소시키는 연구들이 진행 중에 있다. 초고온 세라믹스가 함침 된 세라믹 복합체의 경우 우수한 내삭마, 내산화 특성을 보이지만, 장시간 고온에 노출되어 탄소 섬유가 드러나게 되면 급격한 산화로 인해 소재 특성의 열화가 진행되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 탄소 섬유가 드러나지 않도록 복합체 표면에 코팅층을 형성하여 세라믹 복합체 모재를 보호하는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 진공 플라즈마 용사 공정을 이용하여 다양한 공정조건 하에서 초고온 세라믹 코팅층을 형성하였다. 수십 마이크론 크기 분포를 갖는 HfC 분말을 Ar 유송 가스를 이용하여 플라즈마 화염 내부로 투입하였다. 플라즈마 화염 가스는 Ar 과 H2를 혼합하여 구성되었으며, 분위기 가스로는 N2를 사용하였다. 코팅에 사용된 모재로는 ZrB2 단일체와 SiC가 미량 포함된 HfC 단일체를 사용하였다. 다양한 공정 조건하에서 형성된 HfC 코팅층의 두께, 미세 조직구조를 SEM을 이용하여 관찰하였으며, XRD를 이용하여 형성된 HfC 코팅층의 결정구조를 분석하였다.

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Nuclear Hydrogen Production Technology Development Using Very High Temperature Reactor (초고온가스로를 이용한 원자력수소생산 기술개발)

  • Kim, Yong-Wan;Kim, Eung-Seon;Lee, Ki-yooung;Kim, Min-hwan
    • Transactions of the KSME C: Technology and Education
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    • v.3 no.4
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    • pp.299-305
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    • 2015
  • Nuclear hydrogen production technology is being developed for the future energy supply system. The sulfur-iodine thermo-chemical hydrogen production process directly splits water by using of the heat generated from very high temperature gas-cooled reactor, a typical Generation IV nuclear system. Nuclear hydrogen key technologies are composed of VHTR simulation technology at elevated temperature, computational tools, TRISO fuel, and sulfur iodine hydrogen production technology. Key technology for nuclear hydrogen production system were developed and demonstrated in a laboratory scale test facility. Technical challenges for the commercial hydrogen production system were discussed.

바닷물도 기름으로 바꾸는 초고온의 세계

  • Lee, Gwang-Yeong
    • The Science & Technology
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    • v.28 no.6
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    • pp.14-15
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    • 1995
  • 가스레인지의 불꽃은 섭씨2천도 그 이상의 온도를 초고온이라 한다. 현대과학은 한다. 현대과학은 온도를 3억도 까지 끌어올리는데 성공했고 초고온에 견디는 새로운 물질 세라믹스를 개발, 엔진에 활용하고 있다. 우주생성의 신비를 푸는 길로도 연결되는 초고온의 세계를 알아본다.

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High-Temperature Structural-Analysis Model of Process Heat Exchanger for Helium Gas Loop (I) (헬륨가스루프 시험용 공정열교환기에 대한 고온구조해석 모델링 (I))

  • Song, Kee-Nam;Lee, Heong-Yeon;Kim, Yong-Wan;Hong, Seong-Duk;Park, Hong-Yoon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.34 no.9
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    • pp.1241-1248
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    • 2010
  • In large-scale production of hydrogen, a PHE (Process Heat Exchanger) is a key component because the heat required to carry out the Sulfur-Iodine chemical reaction that yields hydrogen is transferred from a VHTR (Very High Temperature Reactor) by the PHE. Korea Atomic Energy Research Institute established a helium gas loop for conducting performance test of components that are used in the VHTR. In this study, as a part of high-temperature structural-integrity evaluation of a designed PHE prototype that is scheduled to be tested in the helium gas loop, we carried out high-temperature structural-analysis modeling, thermal analysis, and thermal-expansion analysis for the designed PHE prototype. An appropriate constraint condition is proposed at the end of the in-flow and out-flow pipelines of the primary and secondary coolants and the proposed constraint condition will be applied to the design of the performance-test loop setup for the designed PHE prototype.

High-Temperature Structural Analysis Model of the Process Heat Exchanger for Helium Gas Loop (II) (헬륨가스루프 시험용 공정열교환기에 대한 고온구조해석 모델링(II))

  • Song, Kee-Nam;Lee, Heong-Yeon;Kim, Chan-Soo;Hong, Seong-Duk;Park, Hong-Yoon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.34 no.10
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    • pp.1455-1462
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    • 2010
  • PHE (Process Heat Exchanger) is a key component required to transfer heat energy of $950^{\circ}C$ generated in a VHTR (Very High Temperature Reactor) to the chemical reaction that yields a large quantity of hydrogen. Korea Atomic Energy Research Institute established the helium gas loop for the performance test of components, which are used in the VHTR, and they manufactured a PHE prototype to be tested in the loop. In this study, as part of the hightemperature structural-integrity evaluation of the PHE prototype, which is scheduled to be tested in the helium gas loop, we carried out high-temperature structural-analysis modeling, thermal analysis, and thermal expansion analysis of the PHE prototype. The results obtained in this study will be used to design the performance test setup for the PHE prototype.

초고온가스로와 원자력 이용 확대

  • Kim, Yong-Wan
    • Journal of the KSME
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    • v.51 no.12
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    • pp.46-50
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    • 2011
  • 이 글에서는 제4세대 원자로 노형으로 수소생산 및 열공급을 목적으로 하는 초고온가스로의 특정과 우수한 안전성, 그리고 다양한 응용분야에 대해 소개하고자 한다.

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High-temperature Structural Analysis of Small-scale Prototype of Process Heat Exchanger (III) (공정열교환기 소형 시제품에 대한 고온구조해석(III))

  • Song, Kee-Nam;Lee, Heong-Yeon;Kim, Chan-Soo;Hong, Seong-Duk;Park, Hong-Yoon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.35 no.2
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    • pp.191-200
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    • 2011
  • A PHE (Process Heat Exchanger) is a key component of nuclear hydrogen system for massive production of hydrogen; the PHE transfers the very high temperature heat ($950^{\circ}C$) generated from the VHTR (Very High Temperature Reactor) to a chemical reaction. The Korea Atomic Energy Research Institute developed a small-scale gas loop for testing the performance of VHTR components and manufactured a modified PHE prototype for carrying out the testing in the gas loop. In this study, as a part of the evaluation of the high-temperature structural integrity of the modified PHE prototype which is scheduled to test in the gas loop, we carried out high-temperature structural analysis modeling, macroscopic thermal and structural analysis of the PHE prototype under the gas loop test conditions as a precedent study before carrying out the performance test in the gas loop. The results obtained in this study will be used to design the performance test setup for the modified PHE prototype.

Heat balance analysis for process heat and hydrogen generation in VHTR (공정열 및 수소생산을 위한 초고온가스로 열평형 분석)

  • Park, Soyoung;Heo, Gyunyoung;Yoo, YeonJae;Lee, SangIL
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.25 no.4
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    • pp.85-92
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    • 2016
  • Since the power density of the VHTR(Very High Temperature Reactor) is lower, there is less possibility of core melt. VHTR has no risk of explosion caused by hydrogen generation when the loss of coolant accident occurs, which is another advantage. Along with safety benefit, it can be used as a process heat supplier near demand facilities because coolant temperature is very high enough to be used for industrial purpose. In this paper, we designed the primary system using VHTR and the secondary system providing electricity and process heat. Based on that 350 MW thermal reactor proposed by NGNP(Next Generation Nuclear Part), we developed conceptual model that the IHX(Intermediate Heat Exchanger) loop transports 300 MW thermal energy to the secondary system. In addition, we analyzed thermodynamic behavior and performed the efficiency analysis and optimization study depending on major parameters.