Performance assessment of the (Th,U)O2 HTI-Biso coated particle under PNP/HHT irradiation conditions
Description
The HTI Biso Particle, Variant-I: consisting of a dense 400 μm-diameter (Th,U)O2-kernel with a Biso coating using a methane derived pyrocarbon layer (HTI), is a candidate fuel for the advanced PNP/HHT High Temperature Reactor systems. This report presents the results of a comprehensive performance assessment of Variant-I represented by six relevant particle batches irradiated in 12 accelerated irradiation experiments. Fuel performance was judged based upon PNP/HHT qualification requirements with regard to in-reactor operating conditions and end-of-life (EOL) coated particle failure fraction. Fuel operating conditions in each irradiation experiment were obtained from two sources: 1) a thorough review of all available irradiation data on each experiment; and 2) a two-dimensional (R,theta) thermal modeling computer code, R2KTMP, was developed to calculate fuel operating temperature distributions within spherical elements. End-of-life particle failure fractions were determined from: gaseous fission product release, based on in-reactor R/B measurements and postirradiation annealing and room temperature investigations; solid fission product release, from single particle 137Cs release into fuel element matrix and hot-gaseous chlorine leaching; and visual and ceramographic examinations. Failure fractions determined by solid fission product release yielded values 2-35 times higher than those determined by gaseous fission product release. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Das HTI Biso Partikel, Variante I, das aus einem dichten (Th,U)O2 Kern mit 400 μm Durchmesser und einer HTI Biso Beschichtung, d.h. einer aus Methan abgeschiedenen Pyrokohlenstoffschicht besteht, wurde als moeglicher Brennstoff fuer fortgeschrittene PNP/HHT Hochtemperaturreaktoranlagen in Betracht gezogen. Dieser Bericht enthaelt die Ergebnisse einer umfassenden Bewertung des Bestrahlungsverhaltens von 6 relevanten Beschichtungschargen der Variante I, die in 12 beschleunigten Bestrahlungsexperimenten eingesetzt worden waren. Das Brennstoffverhalten wurde an den PNP/HHT Anforderungen fuer Betriebsbedingungen eines Leistungsreaktors und bestrahlungsbedingten Partikelbruch zu Ende der Verweilzeit im Reaktor gemessen. Die Bedingungen, unter denen der Brennstoff in den einzelnen Bestrahlungsexperimenten bestrahlt wurde, entstammen zwei Quellen: 1. den sorgfaeltig geprueften Bestrahlungsdaten der einzelnen Experimente; 2. einem zweidimensionalen (R,theta) Rechenprogramm R2KTMP, das zur Berechnung der Temperaturverteilung in kugelfoermigen Brennelementen waehrend der Bestrahlung entwickelt wurde. Der Defektpartikelanteil zu Bestrahlungsende wurde bestimmt aus der Freisetzung gasfoermiger Spaltprodukte, basierend auf R/B Messungen waehrend der Bestrahlung; aus Nachbestrahlungsgluehung und Messung der Freisetzung bei Raumtemperatur; aus der Freisetzung von Cs 137 einzelner Partikeln in die Brennelementmatrix und aus der Chlor-Gaslaugung; aus visueller Inspektion und keramographischen Untersuchungen. Die Bestimmung des Defektanteils aus der Freisetzung fester Spaltprodukte ergab 2 bis 35 mal hoehere Werte als die Ermittlung aus der Freisetzung gasfoermiger Spaltprodukte. (orig.)
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Additional details
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 187 p.
- Report number
- Juel--1685
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 13675849
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- COATED FUEL PARTICLES; FISSION PRODUCTS; HTGR TYPE REACTORS; IRRADIATION; MIXED OXIDE FUELS; PERFORMANCE; PHYSICAL RADIATION EFFECTS; THORIUM OXIDES; URANIUM OXIDES
- Descriptors DEC
- ACTINIDE COMPOUNDS; CHALCOGENIDES; ENERGY SOURCES; FUEL PARTICLES; FUELS; GAS COOLED REACTORS; GRAPHITE MODERATED REACTORS; ISOTOPES; NUCLEAR FUELS; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; RADIATION EFFECTS; RADIOACTIVE MATERIALS; REACTOR MATERIALS; REACTORS; SOLID FUELS; THORIUM COMPOUNDS; URANIUM COMPOUNDS
Optional Information
- Notes
- Thesis submitted to T.H. Aachen by M.J. Kania.