Nasrazadani, Zahra;Salimi, Raana;Askari, Afrooz;Khorsandi, Jamshid;Mirvakili, Mohammad;Mashayekh, Mohammad
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.1
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pp.1-5
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2017
The heavy water zero power reactor (HWZPR), which is a critical assembly with a maximum power of 100 W, can be used in different lattice pitches. The last change of core configuration was from a lattice pitch of 18-20 cm. Based on regulations, prior to the first operation of the reactor, a new core was simulated with MCNP (Monte Carlo N-Particle)-4C and WIMS (Winfrith Improved Multigroup Scheme)-CITATON codes. To investigate the criticality of this core, the effective multiplication factor ($K_{eff}$) versus heavy water level, and the critical water level were calculated. Then, for safety considerations, the reactivity worth of $D_2O$, the reactivity worth of safety and control rods, and temperature reactivity coefficients for the fuel and the moderator, were calculated. The results show that the relevant criteria in the safety analysis report were satisfied in the new core. Therefore, with the permission of the reactor safety committee, the first criticality operation was conducted, and important physical parameters were measured experimentally. The results were compared with the corresponding values in the original core.
Al Awad, Abdulrahman S.;Habashy, Abdalla;Metwally, Walid A.
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.5
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pp.709-716
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2018
A criticality safety analysis was performed for the APR-1400 spent fuel pool region-II to ensure the safe storage of spent fuel, with credit taken for depletion and in-rack neutron absorbers (Metamic panels). PLUS7 fuel assembly was modeled using TRITON-NEWT of SCALE-6.1. The burnup-dependent cross-section library was generated under limiting core-operating conditions with 5%-w U-235 initial enrichment. MCNP5 was used to evaluate the neutron multiplication factor in an infinite array of rack cells with the axially nonuniformly burnt PLUS7 assemblies under normal, abnormal, and accident conditions; including all biases and uncertainties. The main purpose of this study is to investigate reactivity variations due to the critical depletion and reactor operation parameters. The approach, assumptions, and modeling methods were verified by analyzing the contents of the most important fissile and the associated reactivity effects. The Nuclear Regulatory Commission (NRC) guidance on k-eff being less than 1.0 for spent fuel pools filled with unborated water was the main criterion used in this study. It was found that assemblies with 49.0 GWd/MTU and 5.0 w/o U-235 initial enrichment loaded in Region-II satisfy this criterion. Moreover, it was found that the end effect resulted in a positive bias, thus ensuring its consideration.
The HANARO, a multi-purpose research reactor of 30 MWth open-tank-in-pool type, has been under normal operation since its initial criticality in February, 1995. Many experiments should be safely performed to activate the utilization of the HANARO. A flow simulated test facility has been developed for the verification of structural integrity of those experimental facilities prior to loading In the HANARO. This test facility is composed of three major parts; a half-core structure assembly, flow circulation system and support system. The half-core structure assembly is composed of plenum, grid plate, core channel with flow tubes, chimney and dummy pool. The flow channels are to be filled with flow orifices to simulate similar flow characteristics to the HANARO. This paper describes an analysis of the flow distribution of the cote channel and compares with the test results. As results, the analysis showed similar flow characteristics compared with those in the test results.
Criticality analyses of the KSC-1(Korean Shipping Cask-1) spent fuel shipping cask have been performed with the help of KENO-IV Monte Carlo computer code and 19-group CSLIB 19 cross section set which was generated from AMPX modular system. The analyses followed a benchmark calculation which has been made regard to the B & W CX-10 criticality facility in order to validate the Monte Carlo code cross section set described above. The KSC-1 shipping cask seems to be safe in the criticality point of view for the transport of one PWR spent fuel assembly under the normal conditions as well as the hypothetical accident conditions.
Asuncion-Astronomo, Alvie;Stancar, Ziga;Goricanec, Tanja;Snoj, Luka
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.2
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pp.337-344
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2019
The TRIGA fuel of the Philippine Research Reactor-1 (PRR-1) will be used in a subcritical reactor assembly (SRA) to strengthen and advance nuclear science and engineering expertise in the Philippines. SRA offers a versatile and safe training and research facility since it can produce neutrons through nuclear fission reaction without achieving criticality. In this work, we used a geometrically detailed model of the PRR-1 TRIGA fuel to design a subcritical reactor assembly and calculate physical parameters of different fuel configurations. Based on extensive neutron transport simulations an SRA configuration is proposed, comprising 44 TRIGA fuel rods arranged in a $7{\times}7$ square lattice. This configuration is found to have a maximum $k_{eff}$ value of $0.95001{\pm}0.00009$ at 4 cm pitch. The SRA is characterized by calculating the 3-dimensional neutron flux distribution and neutron spectrum. The effective delayed neutron fraction and mean neutron generation time of the system are calculated to be $748pcm{\pm}7pcm$ and $41{\mu}s$, respectively. Results obtained from this work will be the basis of the core design for the subcritical reactor facility that will be established in the Philippines.
The objective of this research is to the use of americium (AmO2) as a burnable absorber effectively instead of conventional gadolinium (Gd2O3) for VVER-1200 reactor by analyzing its impacts on reactivity, power peaking factor (PPF), safety factor, and quality of the spent fuel. The assembly is burned to 60 GWd/t by using SRAC-2006 code and JENDL-4.0 data library for finding the optimum amount and effective way of using AmO2 as a burnable absorber. From these studies, it is found that AmO2 can decrease the excess reactivity like Gd2O3 without changing the criticality life span and enrichment of 235U. A homogeneous mixture of the 0.20% AmO2+ 4.95% enriched UO2 fuel rod (model MF-4) decreases the PPF than the reference assembly. The use of AmO2+UO2 in the integral burnable absorber (IBA) rod or the outer layer could also decrease the PPF up to 10 GWd/t but increases rapidly after 30 GWd/t, which could be a safety threat. The fuel temperature coefficient and void coefficient of the model MF-4 are the same as the reference assembly. In addition, 22% of initially loaded Am are burning effectively and contributing to the power production.
M. Lovecky;J. Zavorka;J. Jirickova;Z. Ondracek;R. Skoda
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.6
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pp.2288-2297
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2023
Current designs of both large reactor units and small modular reactors utilize a nuclear fuel with increasing enrichment. This increasing demand for better nuclear fuel utilization is a challenge for nuclear fuel handling facilities. The operation with higher enriched fuels leads to reduced reserves to legislative and safety criticality limits of spent fuel transport, storage and final disposal facilities. Design changes in these facilities are restricted due to a boron content in steel and aluminum alloys that are limited by rolling, extrusion, welding and other manufacturing processes. One possible solution for spent fuel pools and casks is the burnup credit method that allows decreasing very high safety margins associated with the fresh fuel assumption in spent fuel facilities. This solution can be supplemented or replaced by an alternative solution based on placing the neutron absorber material directly into the fuel assembly, where its efficiency is higher than between fuel assemblies. A neutron absorber permanently fixed in guide tubes decreases system reactivity more efficiently than absorber sheets between the fuel assemblies. The paper summarizes possibilities of fixed neutron absorbers for various nuclear fuel and fuel handling facilities. Moreover, an absorber material was optimized to propose alternative options to boron. Multiple effective absorbers that do not require steel or aluminum alloy compatibility are discussed because fixed absorbers are placed inside zirconium or steel cladding.
This paper is a study on an accurate and computationally efficient method for reconstructing pointwise power distributions from coarse-mesh nodal calculations. The modern nodal codes can calculate global reactor power shapes and criticality very efficiently and accurately. But inherent in the nodal procedures, there is inevitable loss of information on local heterogeneous quantities. In this study, an improved form function method which reflects the exponential transition of the thermal flux near the assembly surface is developed for the reconstruction of the heterogeneous fluxes. Use of the new form function method in several pressurized water reactor (PWR) benchmark problems reduces the maximum errors in the reconstructed thermal flux to those in the reconstructed fast flux. Even for assemblies adjacent to the steel baffle in realistic PWR cores, use of this method also results in improved pointwise power reconstruction.
The HANARO, a multi-purpose research reactor of 30 MWth open-tank-in-pool type, has been under normal operation since its initial criticality in February, 1995. Many experiments should be safely performed to activate the utilization of the HANARO. HANARO flow simulation facility is being developed for the endurance test of reactivity control units for extended life time and the verification of structural integrity of those experimental equipments prior to loading in the HANARO. This facility is composed of three major parts; a half-core structure assembly, a flow circulation system and a support system. The flow circulation system is composed of a circulation pump, a core flow piping, a core bypass flow piping and instruments. The system is to be filled with de-mineralized water and the flow should be met the design requirements to simulate a similar flow characteristics in the core channel of the half-core structure assembly to the HANARO. This paper, therefore, presents an analytical analysis to study the flow behavior of the system. Computational flow analysis has been performed for the verification of system pressure variation through the three-dimensional analysis program with the standard $k-{\epsilon}$ turbulence model and for the verification of the structural piping integrity through the finite element method. According to the analysis results, it could be said that the design requirements and the structural piping integrity of the flow circulation system are satisfied.
In this paper, McCARD code was verified using various models listed in the NUREG/CR-6361 benchmark guide, which provides specifications for single pin-cells, single assemblies, and the whole core classified depending on the nuclear properties and structural characteristics. McCARD code was verified by comparing its results with those of SCALE code for single pin-cell and single assembly benchmark problems. The difference in the multiplication factor obtained through the two codes did not exceed 90 pcm. The benchmark guide treats a total of 173 whole core experiments. The experiments are categorized as simple lattices, separator plates, reflecting walls, reflecting walls and separator plates, burnable absorber fuel rods, water holes, poison rods, and borated moderator. As a result of numerical simulation using McCARD, the mean value of the multiplication factors is 1.00223 and the standard deviation of the multiplication factors is 285 pcm. The difference between the multiplication factors and the experimental value is in the range of -665 pcm to + 1609 pcm. In addition, statistics of results for experiments categorized by reactor shape, additional structure, burnable poison, etc., are detailed in the main text.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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