초록 ▼

핵연료 가공 및 제작 시 발생되는 산업현장에서의 분진입자 집진은 일반적인 분진입자 집진보다 더 높은 집진율을 필요로 한다. 본 연구는 대기압 유전체 격벽 방전(Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge, AP-DBD)을 사용하는 전기집진기의 집진효율 개선을 위한 플라즈마 인자 분석을 수행하였다. 기존의 연구는 입자의 크기에 따른 집진율 분석 또는 인가조건에 따른 집진율 분석을 통해 DBD 전기집진기의 집진율을 증가시키고자 하였다[1], [2]. 본 연구는 DBD 집진기의 반응기에서의 분

핵연료 가공 및 제작 시 발생되는 산업현장에서의 분진입자 집진은 일반적인 분진입자 집진보다 더 높은 집진율을 필요로 한다. 본 연구는 대기압 유전체 격벽 방전(Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge, AP-DBD)을 사용하는 전기집진기의 집진효율 개선을 위한 플라즈마 인자 분석을 수행하였다. 기존의 연구는 입자의 크기에 따른 집진율 분석 또는 인가조건에 따른 집진율 분석을 통해 DBD 전기집진기의 집진율을 증가시키고자 하였다[1], [2]. 본 연구는 DBD 집진기의 반응기에서의 분진입자의 대전과정을 가정하여 플라즈마 인자에 의한 분진입자 전하량의 양상을 예측하고 전기 집진기의 집진효율의 변화양상을 제시하고자 하였다.
본 연구에 사용된 DBD 장치는 격리된 챔버 내에 지름 50mm의 원판 형 전극을 5mm 간격으로 설치하고, 전극 사이에 1mm의 고순도 알루미나 2개를 설치하였다. 순수한 헬륨기체 조건에서 DBD에 대한 등가회로모델[9]과 전력밀도 균형방정식을 통하여 DBD 인가전압과 인가주파수에 따른 전자온도와 전자밀도의 값을 계산하였다.
분진입자의 전하량에 영향을 미치는 플라즈마 인자는 전자밀도와 전자온도, 방전시간이다. 전압이 증가할수록 분진입자의 전하량은 증가하는 양상을 보였으며, 주파수가 증가할수록 전압 증가에 따른 분진입자 전하량의 증가율이 증가하였다. 전압이 증가함에 따라 반응기 내에서의 방전시간은 증가하였다. 본 연구는 집진에 필요한 분진입자의 전하량에 대해 플라즈마 인자를 통한 최소 전력소모 조건을 제공하여, 분진입자의 전하량이 고려된 효율적인 DBD 전기집진기 설계에 도움이 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Nuclear fuel processing requires high dust collection rate for the radioactive dust particles generated during fabrication. In this study, plasma properties are analyzed for the improvement of dust collection efficiency of electrostatic precipitator using atmospheric pressure dielectric barrier disc

Nuclear fuel processing requires high dust collection rate for the radioactive dust particles generated during fabrication. In this study, plasma properties are analyzed for the improvement of dust collection efficiency of electrostatic precipitator using atmospheric pressure dielectric barrier discharge (AP-DBD). Previous studies analyzed the dust collection efficiency of electrostatic precipitator according to the size of the dust particles and the power supply condition [1], [2]. Assuming the charging reactions at DBD reactor, the charge amount attached to the dust particles according to the plasma factors is predicted for the purpose of analysis of dust collection efficiency.
The DBD device used in the study is in a isolated chamber, disc type electrode with a diameter of 50mm is placed at 5mm intervals and two high-purity alumina of 1mm between the electrodes using helium gas. The values of the electron temperature and the electron density depending on the applied voltage and frequency are calculated using the equivalent circuit model of DBD and the equation of power density balance.
Electron temperature, electron density and a discharge time are the plasma factors affecting the charge amount of the dust particles. The charge amount of dust particles was increased according to the increase of applied voltage and the increase rate of the charge amount of the dust particles was increased according to the increase of applied frequency. The discharge time in the reactor was increased according to the increase of applied voltage and the increase. It is expected that the each power supply conditions can be suggested analyzing plasma factors of each DBD reactor systems for the optimum dust collection efficiency in terms of the charge amount of the dust particles.

목차 Contents

• 최 종 보 고 서(원자력대학생용) ... 1
• 요 약 ... 2
• Abstract ... 3
• 1. 서 론 ... 4
• 2. 배경이론 ... 5
• 2-1. 분진입자의 전하량 ... 5
• 2-2. 유전체 격벽 방전(Dielectric Barrier Discharge, DBD) ... 6
• 2-3. 등가회로모델을 이용한 전자온도 계산 ... 6
• 2-4. 전력 밀도 균형 방정식을 이용한 전자 밀도 계산 ... 7
• 3. 실험 ... 8
• 3-1. 실험구성 ... 8
• 3-2. 결과 ... 8
• 4. 결과 분석 및 토의 ... 10
• 4-1. 전자온도와 전자밀도 ... 10
• 4-2. 반응기에서의 단위시간 당 방전시간 ... 12
• 4-3. 플라즈마 인자에 의한 분진입자의 전하량 ... 13
• 4-4. 토의 ... 13
• 5. 결론 ... 15
• 참고문헌 ... 16
• 끝페이지 ... 16