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Simulación As-Built del Reactor de Isótopos de Alto Flujo

Autores: Betzler, Benjamin R.; Chandler, David; Evans, Thomas M.; Davidson, Gregory G.; Daily, Charles R.; Wilson, Stephen C.; Mosher, Scott W.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Simulación As-Built del Reactor de Isótopos de Alto Flujo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Nuclear

Palabras clave

Laboratorio nacional de Oak Ridge
Reactor de isótopos de alto flujo
Modelos de placas de combustible
Dispersión de neutrones
Distribución de combustible
Escaneo de homogeneidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 30

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El Reactor de Isótopos de Alto Flujo del Laboratorio Nacional Oak Ridge (HFIR) es un reactor de investigación tipo trampa de flujo de 85 MWt que apoya misiones de investigación clave, incluyendo la producción de isótopos, la irradiación de materiales y la dispersión de neutrones. El núcleo consiste en un elemento de combustible interno y uno externo que contienen 171 y 369 placas en forma de involuta, respectivamente. Las delgadas placas de combustible consisten en un combustible de dispersión UO-Al (altamente enriquecido), un relleno a base de aluminio y un revestimiento de aluminio. El grosor de la carne de combustible varía a lo largo del ancho de la placa involuta para reducir los picos de flujo térmico en los bordes radiales de los elementos de combustible. Se permite cierta desviación de la forma de la carne de combustible diseñada durante la fabricación. Un escaneo de homogeneidad de cada placa de combustible verifica posibles anomalías en la distribución del combustible escaneando la superficie de la placa y comparando la atenuación del haz con estándares de calibración. Mientras que las simulaciones típicas de HFIR utilizan regiones de combustible homogeneizado, se desarrollaron modelos explícitos de las placas bajo el Programa de Conversión de Uranio Bajo Enriquecido. Estos modelos explícitos generalmente incluyen una placa de combustible interna y una externa con distribuciones de combustible nominales, y luego las placas se duplican para llenar el espacio del elemento de combustible correspondiente. Por lo tanto, los datos extraídos de estas simulaciones están limitados a cantidades promediadas azimutalmente. Para determinar la reactividad y los impactos físicos de un elemento de combustible externo construido y generar datos dependientes del azimut en el elemento, se generaron y posicionaron 369 modelos únicos de placas de combustible. Este modelo genera el perfil de potencia de la placa tridimensional (es decir, radial-axial-azimutal), donde el perfil azimutal se ve afectado por características dentro de la región del elemento de control adyacente y el reflector de berilio. Para un modelo construido del elemento de combustible externo, se tradujeron datos de homogeneidad específicos de la placa, carga de U, enriquecimiento y mediciones de grosor de canal en el modelo, lo que produce un perfil de potencia azimutal mucho más variado abarcado por factores de incertidumbre en los análisis. Estos modelos se ejecutaron con las herramientas ORNL-TN y Shift Monte Carlo, y contenían más de 500,000 celdas y 100,000 conteos únicos.

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