Release of gaseous fission products (Kr, Xe, J) from fuel elements for gas cooled high temperature reactors
Description
First of all a survey is given about existing performance on fission gas release, at which diffusion is dominant as transport phenomenon. The necessity is shown for HTR fuel elements to treat the fission gas release upon a 'two-phase'-diffusion. The general model developed here contains the fission gas release both from direct recoil through the fuel element surface and from possible particle failure besides the two-phase-diffusion in the fuel element graphite. The mathematical description of these release mechanisms is done in the computer code 'STADIF' developed therefore. Numerous experimental results from heavy metal contamination investigations as well as theoretical statements corresponding to uranium diffussion in HTR fuel elements are considered to determine the sources of fission gas release. Guided by the many measurements derived from the Studsvik irradiation experiments with spherical elements the characteristic features of fission gas release, to which also the spontaneous increase of the release rates in single cases of particle failure belongs to, are represented. The model calculations carried out deliver diffusion coefficients of the fission gases Kr, Xe and J in the graphite grains, further some references to the probable number of failed particles, and altogether they show good agreement with the experimental results. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Zunaechst wird eine Uebersicht ueber bestehende Vorstellungen zur Spaltgasfreisetzung gegeben, wobei die Diffusion als Transportvorgang dominiert. Fuer HTR-Brennelemente wird die Notwendigkeit aufgezeigt, die Spaltgasfreisetzung ueber eine 'Zwei-Phasen'-Diffusion zu behandeln. Das hier entwickelte, allgemeine Modell enthaelt neben der Zwei-Phasen-Diffusion im Brennelement-Graphit die Spaltgasfreisetzung sowohl durch direkten Recoil aus der Brennelement-Oberflaeche als auch durch moegliches Partikelversagen. Die mathematische Beschreibung dieser Freisetzungsmechanismen ist in dem hierfuer entwickelten Rechenprogramm 'STADIF' enthalten. Zur Festlegung der Quellen der Spaltgasfreisetzung werden zahlreiche Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Schwermetall-Kontamination wie auch theoretische Aussagen aufgrund einer Uran-Diffusion in HTR-Brennelementen beruecksichtigt. Anhand der vielen Messergebnisse aus den Studsviker Kugelbestrahlungsexperimenten werden die charakteristischen Merkmale der Spaltgasfreisetzung dargestellt, zu denen auch der spontane Anstieg der Freisetzungsraten bei vereinzelt auftretendem Partikelversagen gehoert. Die durchgefuehrten Modellrechnungen liefern Diffusionskoeffizienten der Spaltgase Kr, Xe und J im Graphitkorn, des weiteren einige Hinweise auf die wahrscheinliche Zahl defekter Partikeln, und sie zeigen insgesamt gute Uebereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. (orig.)
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- Original title (German)
- Freisetzung gasfoermiger Spaltprodukte (Kr, Xe, J) aus Brennelementen fuer gasgekuehlte Hochtemperaturreaktoren
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 146 p.
- Report number
- Juel--1295
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 7275836
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- COATED FUEL PARTICLES; DIFFUSION; FISSION PRODUCT RELEASE; GRAPHITE; HTGR TYPE REACTORS; IODINE ISOTOPES; IRRADIATION; KRYPTON ISOTOPES; REACTOR SAFETY; S CODES; XENON ISOTOPES
- Descriptors DEC
- CARBON; COMPUTER CODES; ELEMENTS; FUEL PARTICLES; GAS COOLED REACTORS; GRAPHITE MODERATED REACTORS; NONMETALS; REACTORS; SAFETY
Optional Information
- Notes
- 36 figs.; 15 tabs.; 92 refs.