Nuclear Engineering Commons^™

Ergonomic Immobilization Frame For Radiotherapy, Raheel Ahmed, Travis Alford, Talal Almutairi, Kaleem Farooq

Capstone Design Expo Posters

The primary purpose of this project is to demonstrate that patients can be safely immobilized using air in the general torso area so that radiation can be administered to that region. The primary target will be to treat tumors in the lungs and liver. By immobilizing patients during treatment it allows for the radiation to be consistent in targeting the desired region of the body, which would not be the case if the patient was moving. Air was chosen as the desired medium to immobilize the patient because of comfort and it provides an easy medium for radiation to travel …

Effects Of Roughness On Droplet Apparent Contact Angles On A Fiber, M. M. Amrei, M. Davoudi, G. G. Chase, H. Vahedi Tafreshi

Mechanical and Nuclear Engineering Publications

This paper reports on our investigation of the effects of surface roughness on the equilibrium shape and apparent contact angles of a droplet deposited on a fiber. In particular, the shape of a droplet on a roughened fiber is studied via the energy minimization method implemented in the surface evolver finite element code. Sinusoidal roughness varying in both the longitudinal and radial directions is considered in the simulations to study the effects of surface roughness on the most stable shape of a droplet on a fiber (corresponding a global minimum energy state). It is found that surface roughness delays droplet …

Rolatube Deployment System, Zachary Allin, Zachary Ratliff, Nathaniel Trepatschko, Jeffrey Wilson

Capstone Design Expo Posters

The team has been tasked with designing a compact mechanism capable of deploying and retracting the Rolatube horizontally and vertically at a controlled rate in confined spaces (i.e. tank housing structures). Because workers are confined to tight quarters, a mechanism to aid in common activities is at times required. The mechanism will allow for tool deployment with attachments for easily sending tools and utilizing cameras. It will also be used to assist workers in stringing lights, keeping wires organized, and delivering hoses and tubes. This design will allow workers at Newport News Shipbuilding (NNS) to save time and energy while …

Analysis And Implementation Of Accident Tolerant Nuclear Fuels, Benjamin Joseph Prewitt

Masters Theses

"To improve the reliability and robustness of LWR, accident tolerant nuclear fuels and cladding materials are being developed to possibly replace the current UO₂/zirconium system. This research highlights UN and U₃Si₂, two of the most favorable accident tolerant fuels being developed. To evaluate the commercial feasiblilty of these fuels, two areas of research were conducted. Chemical fabrication routes for both fuels were investigated in detail, considering UO₂ and UF₆ as potential starting materials. Potential pathways for industrial scale fabrication using these methods were discussed.

Neutronic performance of 70%UN-30%U₃Si₂ composite …

Comparative Studies Of Diffusion Models And Artificial Neural Intelligence On Electrochemical Process Of U And Zr Dissolutions In Licl-Kcl Eutectic Salts, Samaneh Rakhshan Pouri

Theses and Dissertations

The electrorefiner (ER) is the heart of pyroprocessing technology operating at a high-temperature (723 K – 773 K) to separate uranium from Experimental Breeder Reactor-II (EBR-II) used metallic fuel. One of the most common electroanalytical methods for determining the thermodynamic and electrochemical behavior of elemental species in the eutectic molten salt LiCl-KCl inside ER is cyclic voltammetry (CV). Information from CV can possibly be used to estimate diffusion coefficients, apparent standard potentials, transfer coefficients, and numbers of electron transferred. Therefore, predicting the trace of each species from the CV method in an absence of experimental data is important for safeguarding …

Development Of Innovative High-Energy Neutron And Gamma-Ray Shielding Material Based On High Density Cement And Crumb Rubber, Pawitra Aim-O

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The incorporation of carbon and hydrogen-rich material into radiation shielding material can improve its shielding performance. High-density cement mixed with crumb rubber was studied to be a gamma ray and neutron shielding material. Shielding materials were designed using high-density cement mixed with 5 - 25 vol% of crumb rubber. Monte Carlo N-Particle code was employed to simulate radiation shielding performances of the composed materials. The utilized neutron and photon sources were Am-241/Be and Co-60, respectively. These shielding designs were fabricated and experimentally evaluated on the radiation shielding properties. The cracking mechanism of high-density cement mixed with lead (HDCRL) was also …

Mechanical Characterization And Non-Destructive Evaluation Of Sicf-Sicm Composite Tubing With The Impulse Excitation Technique, Nathaniel Truesdale

Theses and Dissertations

With growing interest on ceramic fiber reinforced ceramic matrix composites (CMC) for accident tolerant fuel, the need for mechanical characterization of ceramic composite arises. It has been of particular interest to non-destructively evaluate the mechanical performance of these composites. Impulse excitation (IE) is a well-established method for non-destructive mechanical characterization of homogeneous isotropic material of well-defined shapes. In this thesis, impulse excitation technique was applied for non-destructive characterization of composite tube for the first time as far as we know. CMC, when stressed beyond its damage threshold, will experience various forms of structural damage, such as matrix micro-cracking, fiber-matrix debonding, …

A Study Of High Temperature Heat Pipes And The Impact Of Magnetic Field On The Flow Of Liquid Metal, Udit Sharma

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

A study of high temperature heat pipe was conducted to understand its characteristics. A review of working fluid, temperature, wick structure, problems, operational limit and applications was done. Alkali metal were concluded as the most viable candidate for the working fluid.

The impact of three parameters namely magnetic field, heat flux and temperature was analyzed on the performance of HTHP (High Temperature Heat Pipe). The presence of magnetic field had the most considerable impact on reducing the pumping limit of the heat pipe while the temperature had almost negligible effect. Magnetic field results in the pressure drop and adversely affect …

การพัฒนาเทคนิคการถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์ที่บันทึกภาพโดยใช้กล้องดิจิทัลสำหรับคัดกรองของเหลว, นพรัตน์ แก้วใหม่

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การศึกษาวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคนิคการถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์โดยใช้กล้องถ่ายภาพดิจิทัลสำหรับคัดกรองของเหลวติดไฟจากการหาค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนรังสี ระบบถ่ายภาพด้วยรังสีประกอบด้วยกล้องถ่ายภาพดิจิทัลร่วมด้วยแผ่นเรืองรังสีเป็นฉากรับภาพถ่ายรังสีและควบคุมกล้องด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ผ่าน USB ภาพถ่ายด้วยรังสีของของเหลวชนิดต่าง ๆ ที่บรรจุในขวดพลาสติกบางทรงเหลี่ยมความกว้าง 6 เซนติเมตร โดยใช้ค่าความต่างศักย์ของเครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์ระหว่าง 90 -160 กิโลโวลต์ ภาพถ่ายด้วยรังสีถูกวิเคราะห์ด้วยซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้นมา ซึ่งใช้เทคนิคการคำนวณหาค่าและเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนรังสีของของเหลวใด ๆ เทียบกับของน้ำที่ถูกถ่ายภาพด้วยปริมาณรังสีเอ็กซ์ด้วยเงื่อนไขเดียวกัน จากผลการทดลองพบว่า เทคนิคการถ่ายภาพและซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นสามารถใช้คัดแยกของเหลวชนิดติดไฟและของเหลวชนิดที่ไม่ติดไฟได้เป็นอย่างดี ซึ่งสามารถนำเทคนิคนี้ไปพัฒนาต่อยอดในงานด้านรักษาความมั่นคงปลอดภัยให้เกิดความรวดเร็วมากยิ่งขึ้นได้

Development Of Data Acquisition Technique For Computed Tomography Of Simplified Distillation Column Model As Used In Petroleum And Petrochemical Plants, Dhanaj Saengchantr

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This dissertation propose the development of data acquisition technique for computed tomography of simplified distillation column model as used in petroleum and petrochemical industries. The aim of this dissertation is to apply the computed tomography technique to inspect the internal structure of distillation column regardless of complex system to move radiation detectors and source. The developed data acquisition technique allows the operator to move radiation detectors and radiation source by follow designed algorithm. The scanning data are reconstructed using filtered back projection algorithm to evaluate internal structure at the region of interest from cross sectional reconstructed image. In this dissertation, …

Development Of Technique For Screening Liquids In Unopened Bottle Using Low Energy X-Ray Transmission, Parkphum Orachorn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Since August 2006 after the discovery of terrorists' attempts to explode airplanes with liquid explosives in United Kingdom, each airline passenger is allowed to carry only a maximum of 100 ml liquid in each container and a total of not more than 1,000 ml in carry-on luggage. This measure was adopted to prevent bringing sufficient amount of fuel oil, alcohol, hydrogen peroxide or other flammable and explosive liquids into the aircraft. In this research, X-ray transmission technique was experimentally investigated using low energy X-rays between 13.6 - 43.5 keV emitted from 238Pu radioisotopic source and linear attenuation coefficient of liquids …

การพัฒนารถหุ่นยนต์ต้นแบบสำหรับระบุตำแหน่งต้นกำเนิดรังสีแกมมา, ตะวัน กลิ่นผกา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันได้มีการใช้งานสารกัมมันตรังสีอย่างแพร่หลาย เป็นเหตุให้มีโอกาสเกิดอุบัติเหตุทางรังสีหรือการปนเปื้อนทางรังสีขึ้นได้ ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานทางด้านรังสีจำเป็นที่จะต้องเข้าไปตรวจหาตำแหน่งต้นกำเนิดรังสี เพื่อทำการเก็บกู้ต้นกำเนิดรังสีในภายหลัง ทำให้ผู้ปฏิบัติงานทางด้านรังสีได้รับรังสีจากการปฏิบัติหน้าที่ ดังนั้นเพื่อให้เกิดความปลอดภัยและหลีกเลี่ยงการได้รับรังสีโดยไม่จำเป็นของผู้ปฏิบัติงานทางด้านรังสี ผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะทำการพัฒนารถหุ่นยนต์ต้นแบบสำหรับระบุตำแหน่งต้นกำเนิดรังสีแกมมาขึ้น เพื่อช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานทางด้านรังสีสามารถอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดรังสีขณะตรวจหาตำแหน่งต้นกำเนิดรังสีแกมมา ซึ่งรถหุ่นยนต์ต้นแบบที่ออกแบบและพัฒนาขึ้นนี้ใช้หลักการทำงานของล้อแบบแมคานุม (Mecanum wheel) ทำให้รถหุ่นยนต์ต้นแบบสามารถเคลื่อนที่ได้หลายทิศทาง (Omni directional) โดยไม่ต้องใช้การควบคุมบังคับเลี้ยวล้อเหมือนรถทั่วๆ ไป การทำงานของรถหุ่นยนต์ต้นแบบมีโหมดควบคุมการทำงาน 2 โหมดคือ โหมดควบคุมด้วยคนผ่านทางจอยสติก และโหมดควบคุมอัตโนมัติ ซึ่งทั้ง 2 โหมดจะทำงานผ่านทางอุปกรณ์รับส่งคลื่นวิทยุย่านความถี่ 2.4 กิกะเฮิรตซ์ การทำงานในขั้นแรกจะทำงานในโหมดควบคุมด้วยคนผ่านทางจอยสติก โดยรถหุ่นยนต์ต้นแบบจะถูกควบคุมให้เคลื่อนที่เข้าไปยังพื้นที่ที่ต้องการ หลังจากนั้นผู้ควบคุมจะเปลี่ยนโหมดการทำงานไปเป็นโหมดควบคุมอัตโนมัติ ซึ่งในโหมดนี้จะเป็นการทำงานร่วมกันระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์กับระบบวัดรังสีแกมมา เพื่อให้รถหุ่นยนต์ตรวจหาตำแหน่งต้นกำเนิดรังสีแกมมา ผลจากการทดสอบปรากฏว่ารถหุ่นยนต์ต้นแบบมีรัศมีควบคุมได้ไกล 60 เมตร โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง สามารถเคลื่อนที่บนพื้นราบด้วยความเร็วสูงสุด 2.12 กม./ชั่วโมง ระยะเวลาทำงานประมาณ 15 นาที เคลื่อนที่ได้ระยะทางทั้งหมดประมาณ 530 เมตร ความแม่นยำในการตรวจหาทิศทางที่มีความแรงรังสีสูงสุดอยู่ในช่วง ±10 องศา โดยอยู่ห่างจากต้นกำเนิดรังสีแกมมาที่ระยะประมาณ 30 เซนติเมตร

การปรับปรุงเทคนิคการหาปริมาณเถ้าในถ่านหินบนสายพานด้วยวิธีเทคนิคส่งผ่านรังสีแกมมาสองพลังงาน, จอมพล ขุนธิวงศ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการปรับปรุงเทคนิคการส่งผ่านรังสีแกมมาสองพลังงานสำหรับการหาปริมาณเถ้าในถ่านหินบนสายพานลำเลียง ซึ่งโดยทั่วไปเทคนิคนี้มักใช้รังสีแกมมาพลังงาน 59.6 keV จากต้นกำเนิดรังสีอะเมริเซียม-241 (241Am) รังสีแกมมาพลังงาน 356 keV จากต้นกำเนิดรังสีแบเรียม-133 (133Ba) และรังสีแกมมาพลังงาน 662 keV จากต้นกำเนิดรังสีซีเซียม-137 (137Cs) และใช้หัววัดรังสีแกมมาชนิดโซเดียมไอโอไดด์(ทัลเลียม) ในการวัดรังสีแกมมาที่ส่งผ่านตัวอย่าง แต่ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาถึงการนำหัววัดรังสีชนิดบิสมัสเจอร์มาเนต (BGO) มาใช้แทนหัววัดรังสีแกมมาชนิด NaI(Tl) เนื่องด้วยหัววัดรังสีชนิด BGO มีประสิทธิภาพการวัดรังสีแกมมาพลังงานรังสีสูงได้ดีกว่า ซึ่งผลการศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพวัดรังสีแกมมาพลังงานดังกล่าวของหัววัดรังสีทั้งสองชนิด พบว่า หัววัดรังสีชนิด BGO ขนาด 2 นิ้ว x 2นิ้ว มีค่าประสิทธิภาพการวัดรังสีแกมมาพลังงาน 59.6 keV และ 662 keV 36.11% และ 11.04% ตามลำดับ เมื่อออกแบบระบบวัดให้มีคอลิเมเตอร์สองชั้นของตะกั่วและทองแดงขนาดรู 3 มม. ครอบหัววัดรังสี ทำให้ได้ค่าประสิทธิภาพการวัดรังสีนั้นเป็น 20.53% และ 10.49% ตามลำดับ หัววัดรังสีชนิด BGO มีข้อดีกว่าหัววัดรังสีชนิด NaI(Tl) ในเรื่องของการไม่ปรากฏ Iodine escape peak ในหัววัด ที่จะส่งผลรบกวนต่อการวัดรังสีระดับพลังงาน 59.6 keV ได้ และเมื่อทำการสร้างกราฟปรับเทียบจากความสัมพันธ์เชิงเส้นของอัตราส่วนฟังก์ชั่นล็อกของการวัดรังสีที่ผ่านตัวอย่างถ่านหินของรังสีแกมมาพลังงานต่ำต่อการวัดของรังสีแกมมาพลังงานสูง กับ ปริมาณเถ้าในถ่านหินที่ได้จากวิธีวิเคราะห์มาตรฐานทางเคมี ได้สมการเชิงเส้นของกราฟความสัมพันธ์ที่มีค่าแสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นของการสอดคล้องกันดีของข้อมูล และโดยการแทนค่าในสมการเชิงเส้นของกราฟปรับเทียบนี้ทำให้สามารถวิเคราะห์ปริมาณเถ้าในตัวอย่างถ่านหินอื่นๆ จำนวน 6 ตัวอย่าง ได้จากการวัดรังสีแกมมาแบบส่งผ่านสองพลังงานที่พัฒนามานี้ และเมื่อเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ที่ได้กับผลการวิเคราะห์ทางเคมีนั้น มีค่าแตกต่างกันอยู่ในช่วงระหว่าง -12.76 ถึง +9.99

การจำลองการกระจายตัวในชั้นบรรยากาศของซีเซียม-137ปลดปล่อยจากอุบัติเหตุสมมติในโรงไฟฟ้าพลังนิวเคลียร์: กรณีศึกษาประเทศจีนและเวียดนาม, นรากานต์ คุณศรีเมฆ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เหตุการณ์อุบัติเหตุของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ ฟุกุชิมะ ในปี 2011 แสดงให้เห็นว่านิวไคลด์กัมมันตรังสีที่รั่วไหลจากอาคารคลุมเครื่องปฏิกรณ์สามารถกระจายตัวไปได้ไกลถึงประเทศเพื่อนบ้าน เมื่อพิจารณาจำนวนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ถูกสร้างขึ้น ณ บริเวณใกล้เคียงประเทศไทยพบว่ามีโรงไฟฟ้าทั้งหมด 4 แห่ง ประกอบไปด้วยโรงไฟฟ้า Ninh Thuan ในประเทศเวียดนาม โรงไฟฟ้า Fangchenggang, Changjang และ Yangjiang ในประเทศจีน หากโรงไฟฟ้าเหล่านี้เกิดอุบัติเหตุระดับรุนแรง มีความเป็นไปได้ที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีจะกระจายตัวมายังประเทศไทย ดังนั้นงานวิจัยฉบับนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาเส้นทางการเคลื่อนที่ของนิวไคลด์กัมมันตรังสีและประเมินผลกระทบทางรังสีที่ประเทศไทยได้รับจากโรงไฟฟ้าดังกล่าว โดยในการศึกษานี้ใช้กระบวนการสำหรับวิเคราะห์ผลสองกระบวนการร่วมกัน กระบวนการที่หนึ่งใช้ข้อมูลภูมิอากาศ ณ ตำแหน่งที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีเคลื่อนที่ผ่านสำหรับคำนวณคะแนนการกระจายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสี โดยใช้เกณฑ์คะแนนที่ถูกสร้างจากเงื่อนไขสภาพอากาศที่ส่งผลให้นิวไคลด์กัมมันตรังสีกระจายตัวได้มากที่สุด กระบวนการที่สองใช้ค่ากัมมันตภาพรังสีบนชั้นบรรยากาศและข้อมูลภูมิอากาศ ณ ตำแหน่งวิเคราะห์ผลในกระบวนการแรก เป็นข้อมูลนำเข้าสำหรับจำลองผลในโปรแกรม HotSpot ผลจากการวิเคราะห์ของทั้งสองกระบวนการชี้ให้เห็นว่านิวไคลด์กัมมันตรังสีจากโรงไฟฟ้าทั้ง 3 แห่งในประเทศจีนเคลื่อนที่ไปยังชายฝั่งตอนกลางของประเทศเวียดนาม จากนั้นมุ่งหน้าสู่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย ในขณะที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่รั่วไหลจากโรงไฟฟ้า Ninh Thuan เคลื่อนที่ไปยังทิศตะวันตกของโรงไฟฟ้า และเปลี่ยนทิศการเคลื่อนที่ไปยังทิศตะวันตกเฉียงเหนือก่อนมุ่งหน้าเข้าสู่ทางตอนใต้ของประเทศไทย แต่อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาค่าปริมาณรังสีสมมูลยังผลสุทธิในบริเวณที่ได้รับผลกระทบทางรังสีจากโรงไฟฟ้าแต่ละแห่งพบว่า ค่าปริมาณรังสีสมมูลยังผลสุทธิ ณ บริเวณดังกล่าวมีค่าต่ำกว่าเกณฑ์ความปลอดภัยทางรังสี (1 mSv) ดังนั้นมีความเป็นไปได้สูงที่ประเทศไทยจะไม่ได้รับผลกระทบทางรังสีอย่างมีนัยสำคัญเมื่อโรงไฟฟ้าทั้ง 4 แห่งเกิดอุบัติเหตุระดับรุนแรง

การพัฒนาผลึกซีเซียมไอโอไดด์โดยเทคนิคการเจือสารร่วมหลายชนิด, อิมรอน วาเด็ง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

พัฒนาผลึกซีเซียมไอโอไดด์เพื่อการตรวจวัดรังสี โดยวิธีการปลูกแบบบริดจ์แมน-สต็อกบาร์เกอร์ (Bridgman-Stockbarger) และศึกษาถึงการพัฒนาผลึกโดยการเจือผลึกด้วยแคลเซียม (Ca) หรือ แทลเลียม (Tl) หรือ เจือร่วมกันทั้งสองชนิด คือ ผลึก CsI(Ca), CsI(Tl) และCsI(Tl,Ca) โดยควบคุมให้มีอัตราการปลูกผลึกหรือตกผลึกของผลึก CsI(Tl) คือ 0.65 มิลลิเมตร/ชั่วโมง และอัตรา 0.57 มิลลิเมตร/ชั่วโมง สำหรับผลึก CsI(Ca) และ CsI(Tl,Ca) โดยมีสัดส่วนการผสม CsI ต่อสารเจือ คือ 99.65 : 0.35 ผลึก CsI(Ca), CsI(Tl) และผลึก CsI(Tl,Ca) ที่ปลูกได้นั้นมีความใส โดยผลึกทั้งสามก้อนมีโครงสร้างผลึกแบบคิวบิกที่มีการจัดเรียงอะตอมแบบพหุสัณฐาน โดยมีโครงสร้างเดียวที่เด่นชัด คือ โครงสร้างผลึกระนาบ (110) โดยที่ผลึก CsI(Tl) นั้นมีคุณภาพเชิงโครงสร้างผลึกดีที่สุด และรองลงมา คือ ผลึก CsI(Tl,Ca) แต่ว่าผลึก CsI(Ca) นั้นมีโครงสร้างผลึกระนาบเด่นชัดพอกัน 2 ระนาบ คือ ระนาบ (110) และ ระนาบ (211) คุณสมบัติเชิงแสงของผลึกที่มีการเจือด้วยสารต่างนั้น พบว่า ผลึก CsI(Ca), CsI(Tl,Ca) มีการเปล่งแสงย่านสีฟ้าที่ความยาวคลื่นประมาณ 420-450 นาโนเมตร และสำหรับกรณีผลึก CsI(Tl) เปล่งแสงย่านสีส้มที่ความยาวคลื่นประมาณ 590 นาโนเมตร โดยที่ผลึก CsI(Tl) มีประสิทธิภาพสัมพัทธ์ของการเปล่งแสงได้ดีที่สุด และรองลงมาคือ ผลึก CsI(Tl,Ca) และ CsI(Ca) ตามลำดับ ซึ่งคุณสมบัติเชิงแสงนี้มีความสอดคล้องกับผลการศึกษาการส่องผ่านแสงของผลึกที่พบว่า ผลึก CsI(Tl), CsI(Ca) และ CsI(Tl,Ca) มีค่า Eg คือ 2.21 อิเล็กตรอนโวลต์, 2.88 อิเล็กตรอนโวลต์ และ 2.48 …

การประเมินความสามารถในการทำนายของโปรแกรม Relap/Scdapsim Mod 3.4 อ้างอิงกับการทดลอง Pbf Sfd 1-4, ณัฐวรา บาริศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในอดีตที่ผ่านมาได้เกิดอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์ที่สร้างความเสียหายร้ายแรงและส่งผลกระทบต่อผู้คนและสิ่งแวดล้อม ยกตัวอย่างเช่น อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทรีไมล์ไอส์แลนด์ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลและโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะ ด้วยเหตุนี้ปัญหาด้านความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงกลายเป็นประเด็นสำคัญและมีการริเริ่มดำเนินงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การวิจัยครั้งนี้จึงได้เลือกศึกษาประเด็นของการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อทำนายพฤติกรรมที่อาจจะเกิดขึ้นในแกนปฏิกรณ์ เนื่องจากโปรแกรมสามารถจำลองเหตุการณ์ ประเมินการเกิดอุบัติเหตุที่อาจจะเกิดขึ้นได้ และได้เลือกใช้โปรแกรม RELAP/SCDAPSIM MOD3.4 ซึ่งสามารถทำนายพฤติกรรมของเชื้อเพลิงและระบบต่างๆของเครื่องปฏิกรณ์ในช่วงที่เกิดอุบัติเหตุระดับรุนแรงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้ เช่น สามารถจำลองพฤติกรรมของระบบหล่อเย็น การปล่อยผลผลิตฟิชชัน อัตราการสร้างไฮโดรเจนภายใต้สภาวะชั่วคราว ความร้อน ความดัน อัตราการไหล การออกซิเดชันของแท่งเชื้อเพลิง การหลอมละลายของมัดเชื้อเพลิง ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับโครงสร้างซึ่งเกิดจากการทรุดตัวและความไม่เสถียรในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โดยได้ทำการประเมินความสามารถในการทำนายของโปรแกรม RELAP/SCDAPSIM MOD 3.4 อ้างอิงกับการทดลอง PBF SFD 1-4 (Power Burst Facility Severe Fuel Damage Test 1-4) และใช้เงื่อนไขจากการทดลองในการวิเคราะห์พร้อมทั้งเปรียบเทียบผลการคำนวณ ซึ่งได้แก่ ระดับน้ำในแกนปฏิกรณ์ อุณหภูมิของเชื้อเพลิง ปลอกเชื้อเพลิง และโครงห่อหุ้มแกนปฏิกรณ์ (shroud) และอัตราการเกิดก๊าซไฮโดรเจน จากผลการคำนวณพบว่าโปรแกรม RELAP/SCDAPSIM MOD 3.4 สามารถทำนายผลการทดลองได้ใกล้เคียงกับผลการทดลองจริงและมีความแม่นยำในการคำนวณผล อย่างไรก็ตามยังมีบางช่วงที่ไม่สอดคล้องกับผลการทดลองซึ่งอาจเป็นผลมาจากวิธีการป้อนข้อมูลในไฟล์ข้อมูลนำเข้าหรือโมเดลบางส่วนที่จำเป็นต้องได้รับการพัฒนาต่อไป

Developments In Capture- Γ Libraries For Nonproliferation Applications, A. M. Hurst, R. B. Firestone, B. W. Sleaford, D. L. Bleuel, M. S. Basunia, F. Becvar, T. Belgya, L. A. Bernstein, J. J. Carroll, B. Detwiler, J. E. Escher, C. Genreith, B. L. Goldblum, M. Krticka, A. G. Lerch, David A. Matters, John W. Mcclory, Stephen R. Mchale, Zs. Revay, L. Szentmiklosi, D. Turkoglu, A. Ureche, J. Vulic

Faculty Publications

The neutron-capture reaction is fundamental for identifying and analyzing the γ-ray spectrum from an unknown assembly because it provides unambiguous information on the neutron-absorbing isotopes. Nondestructive-assay applications may exploit this phenomenon passively, for example, in the presence of spontaneous-fission neutrons, or actively where an external neutron source is used as a probe. There are known gaps in the Evaluated Nuclear Data File libraries corresponding to neutron-capture γ-ray data that otherwise limit transport-modeling applications. In this work, we describe how new thermal neutron-capture data are being used to improve information in the neutron-data libraries for isotopes relevant to nonproliferation applications. We …

Studies On Neutron Diffraction And X-Ray Radiography For Material Inspection, Fahima Fahmida Islam

Doctoral Dissertations

"Among the different probes to study the structures of the bio and structural materials, X-ray and neutron are widely used because of their distinctive usefulness in investigating different structures. X-ray radiography and neutron diffraction are two widely known non-destructive techniques for material inspection. Here we demonstrate the design of neutron diffractometer with low power source and analyze the digital image produced by the X-ray radiography instead of neutron diffraction because of the availability of the data. Neutron diffraction is a powerful tool for understanding the behavior of crystal structures and phase behaviors of materials. While neutron diffraction capabilities continue to …

Gamma Spectroscopy By Artificial Neural Network Coupled With Mcnp, Huseyin Sahiner

Doctoral Dissertations

"While neutron activation analysis is widely used in many areas, sensitivity of the analysis depends on how the analysis is conducted. Even though the sensitivity of the techniques carries error, compared to chemical analysis, its range is in parts per million or sometimes billion. Due to this sensitivity, the use of neutron activation analysis becomes important when analyzing bio-samples. Artificial neural network is an attractive technique for complex systems. Although there are neural network applications on spectral analysis, training by simulated data to analyze experimental data has not been made. This study offers an improvement on spectral analysis and optimization …

Discrete Ordinates Ct Organ Dose Simulator (Doctors), Edward T. Norris

Doctoral Dissertations

"Computed tomography (CT) has become pervasive in medical diagnostics as improved imaging techniques and processing algorithms provide higher quality information to doctors. However, the exponentially increasing usage of CT has raised concerns regarding long term low-dose radiological risks.

Currently, the dose to patients is computed using Monte Carlo methods and experimental tests. In other areas of radiation transport, deterministic codes have been shown to be much faster than Monte Carlo codes.

Currently, no deterministic methodology exists to automatically generate a spatially distributed dose profile from a CT voxel phantom. This work proposes a new code, Discrete Ordinate CT Organ Dose …

Comparison Of ²⁵²Cf Time Correlated Induced Fission With Amli Induced Fission On Fresh Mtr Research Reactor Fuel, Jay Prakash Joshi

Masters Theses

"The effective application of international safeguards to research reactors requires verification of spent fuel as well as fresh fuel. To accomplish this goal various nondestructive and destructive assay techniques have been developed in the US and around the world. The Advanced Experimental Fuel Counter (AEFC) is a nondestructive assay (NDA) system developed at Los Alamos National Laboratory (LANL) combining both neutron and gamma measurement capabilities. Since spent fuel assemblies are stored in water, the system was designed to be watertight to facilitate underwater measurements by inspectors. The AEFC is comprised of six ³He detectors as well as a shielded …

A Study Of The Potential Applications Of Am241, And Determining The Feasibility Of Using Gamma Spectroscopy For Future Physical Validation, Eric A. Feissle

Masters Theses

“Am241 is typically produced via Pu241 decay in a uranium fueled reactor. Presence of Am241 can be used as the age estimation tool for spent fuel, which is a focus of this thesis along with the interest of the measurement and the ratio of production rates of Am241’s activation products; Americium-242 and its first excited state of Americium-242m. MCNP models of the core and BEGe 3825 detector were built. These models were compared with established and physical measurements of gamma/x-ray standards that were available at the reactor. Thermal fluxes at 200 kW for potential foils centered in the source holder …

Design And Analysis Of A Passive Heat Removal System For A Small Modular Reactor Using Star Ccm+, Raymond Michael Fanning

Masters Theses

"Next generation nuclear power plants, specifically small modular reactor designs, are the best alternative to fossil fuels for power generation due to their power density and low carbon emissions and constant awareness of safety concerns. A promising safety feature of new designs is the removal of heat by passive systems in accident scenarios. The passive systems require no moving parts and no intervention by personnel. These systems must be accurately simulated for better understanding of the heat transport phenomena: natural convection cooling. Due to the fact that most work developing these passive heat removal systems are proprietary information, a passive …

The Viability Of Advantg Deterministic Method For Synthetic Radiography Generation, Andrew Albert Bingham

Masters Theses

"Time sensitive and high resolution image simulations are needed for synthetic radiography generation. The standard stochastic approach requires lengthy run times with poor statistics at higher resolutions. The investigation of the viability of a deterministic approach to synthetic radiography image generation was explored. The aim was to analyze a computational time decrease over the stochastic method. ADVANTG was compared to MCNP in multiple scenarios including a Benchtop CT prototype, to simulate high resolution radiography images. By using ADVANTG deterministic code to simulate radiography images the computational time was found to decrease over 10 times compared to the MCNP stochastic approach"--Abstract, …

Cfd Validation And Scaling Of Condensation Heat Transfer, Varun Kalra

Masters Theses

"A CFD study was performed using STAR-CCM+ to validate the software for its competence in the prediction and scaling of condensation heat transfer in the presence of air acting as a non-condensable gas. Three vertical concentric tube heat exchanger geometries with different diameters were studied in the CFD analysis. It was seen that the steam bulk temperatures predicted by STAR-CCM+ closely matched the experimental data. However, the temperatures of outer wall of the steel condenser tubes showed a deviation of 2% to 11% from the experimental values. The error in adiabatic water wall temperatures were found to range from 18% …