AGN-201K REACTOR AND EDUCATION Reactor

AGN-201K Education and Research Reactor

• • Reactor Installation History

1967.  1.  : Started operation at Colorado State University(CSU)

1976.  3. : CSU donated to Kyung Hee University via US DOE

1976.  7. : Received by Dep’t of Physics at Seoul campus

1978.  1. : Construction Permit from MOST

1982.10. : Completed reactor installation & test

1982.12. : Opening ceremony [KRR Kyung Hee Research Reactor]

2003.12. : Celebration of 20 yrs operation

2004.     : Power Uprate (0.1 watt to 10 watt), new Digital Monitoring Console (DMC) 

                a new name for refurbished reactor (AGN-201K)

• • 경희대학교 AGN-201K 원자로 연혁

    • 1960년대 교육/학습을 위해 “Aerojet General Nucleonics”에서 개발 보급한 Zero Power Reactor (전세계 22 Sites )

    • 1976년 US DOE를 통해 CSU AGN 원자로를 기증 받음

    • 1982년 경희대학교 국제캠퍼스에 설치/첫 기동

    • 2000년 초반 0.1 Wt  10 Wt 출력 증강

    • I&C 제어 디지털 패널 업그레이드 완료

• • Configuration of AGN-201K reactor

    • The core of the AGN-201K reactor comprises nine fuel disks made of a homogeneous mixture of polyethylene and low-enriched uranium dioxide (UO2). The disks have a diameter of about 25.8 cm, and the height and composition of each disk varies in detail. 

    • The reactivity of the reactor is controlled by two safety rods (SR#1, SR#2), one coarse rod (CR), and one fine rod (FR). The control rods are made of the same material as the fuel disks in the core. The radius of SR#1, SR#2, and the CR is 2.25 cm, while the radius of the FR is 1.0 cm. The control rods can move to the center of the reactor core, which is at the bottom of fuel disk #6, where the travel length of all control rods is about 23 cm. 

    • The core is surrounded by a 20 cm thick layer of graphite moderator, along with a 10 cm thick lead block as a radiation shield. For thermal neutron shielding, AGN-201K has a thick water shield tank outside the core tank. 

    • The reactor has a glory hole and four access ports to place neutron sources, reactor instrumentation, or samples for irradiation. It is also equipped with seven neutron detector channels located at the access ports and the water tank. 

    • Representive Journal Paper for AGN-201K reactor :

J. W. Park and H. J. Park, "AGN-201K educational and research reactor benchmark analyses by McCARD Monte Carlo calculations," Nuclear Engineering and Technology, https://doi.org/10.1016/j.net.2024.09.037 

• • AGN-201K 원자로 구성

    • AGN-201K 원자로의 핵심부는 폴리에틸렌과 저농축 이산화우라늄(UO₂)의 균질 혼합물로 만들어진 9개의 핵연료 디스크로 구성되어 있습니다. 핵연료디스크 직경이 약 25.8cm이며, 각각의 디스크 높이와 구성은 세부적으로 다릅니다.

    • 원자로 반응도는 두 개의 안전제어봉(SR#1, SR#2), 하나의 주제어봉(CR), 하나의 미세제어봉(FR)으로 제어됩니다. 제어봉은 원자로 핵심부에 있는 연료 디스크와 동일한 재료로 만들어졌습니다. SR#1, SR#2, CR의 반지름은 2.25cm이며, FR의 반지름은 1.0cm입니다. 제어봉은 원자로 핵심부의 중심부, 즉 연료 디스크 #6 하단까지 이동할 수 있으며, 모든 제어봉의 이동 길이는 약 23cm입니다.

    • 노심은 두께 20cm의 흑연 감속재 층으로 둘러싸여 있으며, 방사선 차폐를 위해 10cm 두께의 납 블록이 추가로 배치되어 있습니다. 열중성자 차폐를 위해 핵심부 탱크 바깥에는 두꺼운 물 차폐 탱크가 설치되어 있습니다.

    • AGN-201K 원자로에는 중성자원을 배치하거나, 원자로 계측 장비를 설치하거나, 또는 조사할 샘플을 배치할 수 있는 글로리 홀과 네 개의 엑세스 포트가 있습니다. 또한 엑세스 포트와 물 탱크에는 7개의 중성자 계측기가 설치되어 있습니다.

    • AGN-201K 대표 논문 :

박정우, 박호진, "AGN-201K educational and research reactor benchmark analyses by McCARD Monte Carlo calculations," Nuclear Engineering and Technology, https://doi.org/10.1016/j.net.2024.09.037

Reactor Experiments Program in Kyung Hee University (원자로 실험 교육 프로그램)

• • 현재 국내 원자력 교육 프로그램은 주로 원자력공학 교재 (이론)과 가상 컴퓨터 시뮬레이션 코드(전산모사)를 기반으로 진행되고 있으며, 그에 반해 원자로 실험은 상당히 제한적으로 이루어 졌다. 2000년대 이후 국내 원자력 유관 대학생을 대상으로 진행되었던 원자로 실험 관련 프로그램은 일본 교토대학교 임계집합체 (KUCA) 국제 원자력 교육 프로그램과 경희대학교 AGN-201K 원자로실험 교육 프로그램이 있다. 

  • In Korea, the current nuclear education programs primarily rely on nuclear engineering textbooks (theory) and virtual computer simulation codes (computational modeling). However, nuclear reactor experiments have been considerably limited. Among the programs conducted for domestic nuclear-related university students since the 2000s, there are the Kyoto University Critical Assembly (KUCA) International Nuclear Education Program and the Kyung Hee University AGN-201K Nuclear Reactor Experiment Education Program. 

• • 한국인을 대상으로 한 교토대학교 KUCA 프로그램는 과학기술부의 지원 아래 2003년부터 2009년까지 진행되었으나 고농축우라늄 반납에 따라 중지되었다. 하지만 2008년 경희대학교가 AGN-201K 원자로 개선을 완료한 이후 국내 산학연 인력을 대상으로 공개 교육 프로그램을 개설하여 원자로실험 교육 프로그램을 2025년 현재까지 꾸준히 제공하여 국내 원자로 실험 교육을 전담하고 있다.

  • The Kyoto University KUCA program, targeting Koreans, was carried out with the support of the Ministry of Science and Technology from 2003 to 2009. However, it was suspended due to the return of highly enriched uranium. Nevertheless, since Kyung Hee University completed the improvement of the AGN-201K reactor in 2008, it has been consistently running open educational programs for domestic industry-academia collaboration personnel in nuclear education until the present year, 2025, specializing in nuclear reactor experiment education in Korea.

• • 경희대학교 원자로센터와 몬테칼로노물리연구실에서는 국내 유일한 대학내 교육용 원자로인 AGN-201K를 이용한 원자로실험 교육 프로그램을 정기적으로 운영하고 있습니다. 본 교육 프로그램에서는 원자로물리 및 동역학 수업을 통해 학습한 개념(증배계수, 중성자속, 주기, 반응도가, 온도궤환효과, 감속)을 다양한 실험을 통해 확인할 수 있습니다. 

• • Kyung Hee University (KHU) Reactor Research&Education Center (RREC) and MC&RPL has been running the regular education program for various reactor physics experiments using AGN-201K educational reactor. The students can confirm the theories from textbooks (Reactor Physics or Dynamics) experimentally. You're alwalys welcome for your participation of this reactor education program. 

• • 현재 원자로 센터에서는 방학 기간에  대학교 저학년을 대상으로 한 원자로운전 체험 과정(2일)과 대학교 고학년 및 대학원생을 대상으로 한  원자로실험 초급 과정(3일) 및 고급과정(5일)을 주기적으로 무료 개설하고 있습니다. 해당 실험에서는 기본적으로 6개의 원자로 노물리 실험을 다루고 있습니다.

실험#1 원자로 운전 실험 (임계도 및 출력)

실험#2 원자로주기 측정실험 (원자로 주기)

실험#3 임계질량 측정실험 (미임계 증배계수)

실험#4 제어봉가 측정실험 (제어봉가)

실험#5 중성자속 측정 (중성자속)

실험#6 온도계수 및 반사체 효과 (궤환효과)

• • The KHU RREC provides free educational programs during vacation periods, including a reactor operation training course (2-day) for undergraduate freshmen and sophomores, and basic course (3-day) and advanced course (5-day) for junior and senior undergraduate students as well as graduate students.  They can cover six reactor physics experiments.

Exp#1 Operation of Reactor (criticality)

Exp#2 Measurement of Reactor Period (reriod)

Exp#3 Critical Mass Approach (subcriticality)

Exp#4 Control Rod Calibration (rod worth)

Exp#5 Flux Measurement (flux)

Exp#6 Measurement of Temperature Coefficients, Reflector Effect (feedback)

• • 2007년부터 현재 2024년 까지 126기 1,455명의 원자로실험 교육프로그램 수료생을 배출하였다.

경희대학교 (13 과정, 163명)
UNIST (12 과정, 122명)
제주대학교 (9과정, 97명)
조선대학교 (8과정, 73명)
포항공대(8과정, 38명)
동국대학교 (3과정, 29명)
서울대학교 (1과정, 6명)
국내대학 연합과정 (16과정, 182명)
한국원자력연구원( 3과정, 24명)
한국수력원자력 (1과정, 12명)
일본 대학교 연합 (10 과정, 110명)
UAE KUSTAR (3과정, 16명)
요르단 JAEA (1과정 16명)
말레이시아 MNA (1과정, 6명)

• • From 2007 to 2024, the reactor experiment education program has been running through 126 courses and 1,455 students.

 
Kyung Hee University (13 courses, 163 students)
UNIST (12 courses, 97 students)
Jeju National University (9 courses, 97 students)
Chosun University (8 courses, 73 students)
POSTECH (8 courses, 38 students)
Dongkuk University (3 courses, 29 students)
Seoul National University (1 course, 6 students)
Open Program ( 16 courses, 182 students)
KAERI (3 courses, 24 students)
KHNP ( 1 course, 12 students)
Japan 5 University (10 courses, 110 students)
UAE KUSTAR ( 3 courses, 16 students)
Jordan JAEA ( 1 course, 16 students)
Malaysia MNA ( 1 course, 6 students)

• • 원자로실험 교육에 대한 문의는 언제든지 환영합니다.

  • Inquiries regarding nuclear reactor experiment education and programs are welcome.

Contact : parkhj@khu.ac.kr