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大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.37 no.9, 2013년, pp.1189 - 1194
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The Intermediate Heat Exchanger (IHX) of a Very High Temperature Reactor (VHTR) is a core component that transfers the high heat of
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 초고온가스로의 중간열교환기는 무엇인가? | 초고온가스로의 중간열교환기는 원자로에서 생산된 $950^{\circ}C$ 정도의 초고온 열을 수소생산 공장으로 전달하는 핵심 기기이다. 한국원자력연구원에서는 중간열교환기의 후보 형태로 고려되고 있는 인쇄기판형 열교환기의 실험실 수준 시제품을 제작하였다. | |
| 인쇄기판형 열교환기의 특징은? | 인쇄기판형 열교환기(Printed Circuit Heat Exchanger; PCHE)는 유체가 통과하는 미세한 유로를 화학적 etching 방법으로 형성하고, 유로들이 형성된 유로판을 확산접합공정(diffusion bonding process)을 이용하여 적층 및 접합된 열교환기의 한 형태로서 열교환 용량 대비 열교환기의 용적(부피)이 작고 열교환 효율이 매우 우수한(~98%) 콤팩트형 열교환기의 형태로 알려져 있다.(8) Figures 2 는 영국의 Heatrix 사에서 출시한 PCHE 의 내부 유로에서 유체의 경로[Fig. |
US DOE, 2009, Financial Assistance Funding Opportunity Announcement, NGNP Program.
초고온가스로(Very High Temperature Reactor; VHTR)에서 생산된 초고온 열을 이용하여 수소를 대량으로 생산하려는 연구가 우리 나라를 비롯하여 세계 여러 나라에서 수행되고 있다.(1~5)
AREVA, 2007, NGNP with Hydrogen Production Pre-conceptual Design Studies Report, Doc. No. 1209052076-000.
초고온가스로(Very High Temperature Reactor; VHTR)에서 생산된 초고온 열을 이용하여 수소를 대량으로 생산하려는 연구가 우리 나라를 비롯하여 세계 여러 나라에서 수행되고 있다.(1~5)
Idaho National Laboratory, 2007, NGNP Preconceptual Design Report, INL/EXT-07-12967.
초고온가스로(Very High Temperature Reactor; VHTR)에서 생산된 초고온 열을 이용하여 수소를 대량으로 생산하려는 연구가 우리 나라를 비롯하여 세계 여러 나라에서 수행되고 있다.(1~5)
Westinghouse, 2007, NGNP and Hydrogen Production Pre-conceptual Design Report, NGNPESP- RPT-001, Rev 1.
초고온가스로(Very High Temperature Reactor; VHTR)에서 생산된 초고온 열을 이용하여 수소를 대량으로 생산하려는 연구가 우리 나라를 비롯하여 세계 여러 나라에서 수행되고 있다.(1~5)
Chang, J. H., Kim, Y. W., Lee, K. Y., Lee, Y. W., Lee, W. J., Noh, J. M., Kim, M. H., Lim, H. S., Shin, Y. J., Bae, K. K. and Jung, K. D., 2007, "A Study of a Nuclear Hydrogen Production Demonstration Plant," Nuclear Engineering and Technology, Vol. 39, No. 2, pp. 111-122.
Lee, W. J., Kim, Y. W. and Chang, J. H., 2009, "Perspectives of Nuclear Heat and Hydrogen," Nuclear Engineering and Technology, Vol. 41, No. 4, pp. 413-426.
Shin, Y. J., Chang, J. W., Kim. J. H., Park, B. H., Lee, K. Y., Lee, W. J. and Chang, J. H., 2009, "A Dynamic Simulation of the Sulfuric Acid Decomposition Process in a Sulfur-iodine Nuclear Hydrogen Production Plant," Nuclear Engineering and Technology, Vol. 41, No. 6, pp. 831-840.
Stephen J. Dewson and Bernard Thonon, 2003, "The Development of High Efficiency Heat Exchangers for Helium Gas Cooled Reactors," ICAPP 2003, Paper No. 3213.
인쇄기판형 열교환기(Printed Circuit Heat Exchanger; PCHE)는 유체가 통과하는 미세한 유로를 화학적 etching 방법으로 형성하고, 유로들이 형성된 유로판을 확산접합공정(diffusion bonding process)을 이용하여 적층 및 접합된 열교환기의 한 형태로서 열교환 용량 대비 열교환기의 용적(부피)이 작고 열교환 효율이 매우 우수한(~98%) 콤팩트형 열교환기의 형태로 알려져 있다.(8)
Heatric broacher on PCHEs.
2(b)]을 조직을 나타낸 것이다.(9)
Song, K. N., Lee, H. Y., Kim, C. S., Hong, S. D. and Park, H. Y., 2011, "Macroscopic High-Temperature Structural Analysis Model for a Small-Scale PCHE Prototype (I)," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 35, No. 11, pp. 1499-1506.
Song, K. N., Hong, S. D. and Park, H. Y., 2011, "High-Temperature Structural Analysis of a Small- Scale Prototype of a Process Heat Exchanger (IV)," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 35, No. 10, pp. 1249-1255.
Song, K. N., Hong, S. D. and Park, H. Y., 2012, "Macroscopic High-Temperature Structural Analysis of PHE Prototypes Considering Weld Material Properties," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 36, No. 9, pp. 1095-1101.
Song, K. N., Hong, S. D. and Park, H. Y., 2012, "High-Temperature Structural Analysis of a Medium- Scale Process Heat Exchanger Prototype," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 36, No. 10, pp. 1283-1288.
I-DEAS/TMG ver.6.1, 2009.
6 에 나타나 있고 유한요소 모델링은 상용 코드 I-DEAS(14)를 사용하였다.
따라서 실험실 수준 PCHE 시제품에 대한 열해석은 단열로 가정하여 해석하였고 상용 코드 I-DEAS/TMG(14)를 사용하였다.
ASME Material Edition 2001.
실험실 수준 PCHE 시제품을 구성하는 모든 부품들은 SUS316L 로 제작되었고 SUS316L 의 재료 물성치가 Table 1 나타나 있다.(15)
Song, K. N., Kang, J. H., Hong, S. D. and Park, H. Y., 2011, "Elastic High-Temperature Structural Analysis on the Small-Scale PHE Prototype Considering the Pipeline Stiffness," Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping, Vol. 7, No. 3, pp. 48-53.
스프링 요소의 등가 스프링 강성을 구하기 위한 과정은 PCHE 시제품이 연결된 HELP 의 배관들에서 길이 방향의 열팽창을 수용할 수 있는 부위의 스프링 강성(kex)과 굽힘 변형에 의해 열팽창을 수용할 수 있는 부위의 스프링 강성(kb)을 아래 식 (1)과 (2)에서 구한 다음 식 (3)에 의해 등가 스프링 강성(keq)을 구한다.(16)
ASME code Section III T-1300, NB-3222, 2012.
9 의 구조경계조건을 적용하여 실험실 수준 PCHE 시제품의 고온구조해석을 상용 코드 ABAQUS(17)를 사용하여 수행하였다.
ABAQUS ver.6.9-1, 2009.
III T-1300, NB-3222(18)의 평가기준에 따라 평가할 때 허용응력(3 Sm)의 약 78.3%에 해당되므로 고온구조건전성 평가 측면에서는 약 21.7%정도의 여유가 있다.
Song, K. N., Hong, S. D. and Ro, D. S., 2013, "Measurement of Weld Mechanical Properties of SUS316L Plate Using an Instrumented Indentation Technique," Journal of the Korean Welding & Joining Society, Vol. 31, No. 2, pp. 43-50.
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