Plutonium Assembly in the Core of the BR3/Vulcain Core
- 1. BELGONUCLEAIRE, Bruxelles (Belgium)
Description
The main phase in the VULCAIN Research and Development Programme has consisted of runs at power and at a high burn-up of a core with a high power density. During this experiment, carried out in the BR3 reactor at Mol, it was decided to introduce into the BR3/VULCAIN core a peripheral assembly consisting of 19 vibro-compacted rods and 18 pellet-type rods containing plutonium-enriched natural uranium oxide. From power distribution calculations with five neutron groups (three rapid and two superposed thermal) using a two-dimensional diffusion code for a triangular lattice, the plutonium enrichment was fixed at 6%. This value was determined on the basis of criteria for the burn-out margins, the local maximum burn-up, the temperature at the centre of the rods and the evolution of fission gases. It was found that the theoretical power distribution predictions were in good agreement with the values measured in the VENUS facility. In view of the non-uniform distribution of plutonium in the vibro-compacted rods which contain plutonium only in the fine powder fraction, an appropriate technique was developed for the neutron and thermal calculations. From an analysis of the axial and radial distribution of the gamma rays emitted by the non-irradiated rods, the authors devised a model for the plutonium distribution in the rods in question. The power distribution over the transverse cross-section of a rod was then calculated by means of a transport code; the results obtained made it possible to determine the corresponding heat flux and temperature distributions. The burn-out margins were estimated by means of Tong correlations, and then served to determine the arrangement of the vibro-compacted and pellet-type rods within the assembly. For the chosen configuration, the calculated burn-up figures showed local maxima of 37 000 MWd/t and approximately 30 000 MWd/t for pellet-type and vibro-compacted rods respectively. The plutonium assembly was introduced into the BR3/VULCAIN core at the end of September 1966. The reactor reached full power on 6 December 1966, since when it has worked practically uninterruptedly at full load. (author)
Abstract (French)
La phase principale du programme VULCAIN de recherches et de développement consiste en l'essai en puissance, dans le réacteur BR3 du CEN à Mol, d'un coeur à haute densité de puissance et taux d'irradiation élevé. A l'occasion de cet essai, il a été décidé d'introduire dans le coeur BR3/VULCAIN un assemblage périphérique constitué par 19 crayons vibro-compactés et 18 crayons pastillés contenant de l'oxyde d'uranium naturel enrichi au plutonium. Les calculs de distribution de puissance effectués à cinq groupes de neutrons (trois rapides et deux thermiques superposés) au moyen d'un code de diffusion à deux dimensions à maille triangulaire ont permis de fixer à 6°¡o l'enrichissement en plutonium fissile. Cette valeur a été déterminée sur la base des critères imposés pour les marges de caléfaction, le taux local maximal d'irradiation, la température au centre des crayons et le dégagement de gaz de fission. On a vérifié que les prévisions théoriques de distribution de puissance étaient en bon accord avec les valeurs mesurées dans l'installation VENUS. La répartition hétérogène du plutonium dans les crayons vibro-compactés, ne contenant du plutonium que dans la fraction fine des poudres, a conduit à mettre au point une technique appropriée pour les calculs neutroniques et thermiques. A partir de l'analyse de la répartition axiale et radiale des rayons gamma issus des crayons non irradiés, on a pu déterminer un modèle de distribution du plutonium dans ces crayons. La distribution de puissance dans la section transversale d'un crayon a ensuite été calculée au moyen d'un code de transport; les résultats obtenus ont permis de déterminer la répartition correspondante des flux de chaleur et des températures. Les marges de sécurité par rapport â la caléfaction, estimées au moyen des corrélations de Tong, ont conduit S fixer la répartition des crayons vibro-compactés et pastillés au sein de l'assemblage. Pour la configuration choisie, les taux d'irradiation calculés ont des valeurs locales maximales de 37 000 MWj/t et d'environ 30 000 MWj/t, respectivement, pour les barreaux pastillés et les barreaux vibro-compactés. L'assemblage plutonium a été chargé dans le réacteur BR3/VULCAIN â la fin de septembre 1966. Ce réacteur a atteint sa pleine puissance le 6 décembre 1966 et fonctionne depuis lors â pleine charge d'une manière pratiquement ininterrompue. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Assemblage Plutonifere dans le Coeur BR3/Vulcain
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Plutonium as a Reactor Fuel. Proceedings of a Symposium on the Use of Plutonium as a Reactor Fuel
- Imprint Pagination
- 876 p.
- Journal Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 69-83
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Symposium on the Use of Plutonium as a Reactor Fuel
- Dates
- 13-17 Mar 1967
- Place
- Brussels (Belgium)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 44073739
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; S11: NUCLEAR FUEL CYCLE AND FUEL MATERIALS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Quality check status
- Yes
- Descriptors DEI
- BR-3 REACTOR; BURNUP; CROSS SECTIONS; ENRICHMENT; FUEL ASSEMBLIES; FUEL RODS; GAMMA RADIATION; HEAT FLUX; NATURAL URANIUM; NEUTRONS; PELLETS; PLUTONIUM; POWDERS; POWER DENSITY; POWER DISTRIBUTION; REACTOR CORES; SPATIAL DISTRIBUTION; TEMPERATURE DISTRIBUTION; TWO-DIMENSIONAL CALCULATIONS; URANIUM OXIDES;
- Descriptors DEC
- ACTINIDE COMPOUNDS; ACTINIDES; BARYONS; CHALCOGENIDES; DISTRIBUTION; ELECTROMAGNETIC RADIATION; ELEMENTARY PARTICLES; ELEMENTS; ENRICHED URANIUM REACTORS; FERMIONS; FUEL ELEMENTS; HADRONS; IONIZING RADIATIONS; METALS; NUCLEONS; OXIDES; OXYGEN COMPOUNDS; POWER REACTORS; PWR TYPE REACTORS; RADIATIONS; REACTOR COMPONENTS; REACTORS; THERMAL REACTORS; TRANSURANIUM ELEMENTS; URANIUM; URANIUM COMPOUNDS; WATER COOLED REACTORS; WATER MODERATED REACTORS;
Optional Information
- Contract/Grant/Project number
- Contract 001-64-l TRUB
- Lead record
- bmrn5-mty63
- Notes
- 14 refs., 4 tabs., 8 figs.
- Secondary number(s)
- IAEA-SM--88/16