Published 1984 | Version v1
Journal article

Neutronic considerations for direct enrichment and spent fuel regeneration in hybrids without reprocessing

  • 1. Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Inst. fuer Neutronenphysik und Reaktortechnik

Description

Guidelines for the direct enrichment and spent nuclear fuel rejuvenation without reprocessing in the hybrid reactor blanket are presented and some underestimated effects occurring in the hybrid reactor blanket are investigated. It is demonstrated that the neglecting of resonance self-shielding in fertile materials leads to significant overestimation of the fissile production. The possibilities of effective fission suppression, difficult at higher fissile concentrations but necessary for the protection of bred fuel and for the power minimization are indicated. The unnegligible gain for the delayed fissile build up and thus the reduction of actual enrichment in the blanket due to intermediate nuclides in the breeding cycle are evaluated. The fast neutron attenuation and slowing-down should result of collisions with heavy nuclei (e.g. Pb) or low absorption and high (n, 2n) reaction cross-sections, while the use of a moderator is not recommended. Thus, the sufficient neutron multiplication without the undesirable excessive neutron energy decrease and dispersion during the slowing-down can be obtained. The hybrid performance (1350 kg/GW(th)yr of U 233 at 3% enrichment) obtained on the basis of the above indications suggests reconsideration of the hybrid as a nuclear fuel enricher-regenerator without reprocessing. (orig.)

Abstract (German)

Es werden Empfehlungen fuer die direkte Anreicherung und fuer die Regenerierung ohne Wiederaufarbeitung von Brennstoff in den Blankets von Hybrid-Reaktoren vorgeschlagen, und es werden einige bisher unterschaetzte Effekte bei der Berechnung dieser Blankets untersucht. Es wird dabei gezeigt, dass die Vernachlaessigung der Resonanzselbstabschirmung in den Brutmaterialien zu einer signifikanten Ueberschaetzung der Spaltmaterialproduktion fuehrt. Die Moeglichkeiten fuer die Reduzierung der Spaltraten werden diskutiert. Diese Reduzierung ist schwierig bei hohen Spaltmaterialkonzentrationen, ist aber notwendig zum Schutz des erbrueteten Brennstoffs und fuer die Leistungsminimalisierung. Die nicht vernachlaessigbare Zunahme des verzoegerten Spaltmaterialaufbaus und die daraus folgende Reduzierung der aktuellen Anreicherung im Blanket durch die Zwischenkerne im Brutzyklus werden untersucht. Der Einsatz eines Moderators wird nicht empfohlen, weil die Unterdrueckung des Schnellen Neutronenflusses und die Neutronenabbremsung durch Stoesse mit Schweren Kernen (z.B. Pb) von niedrigem Absorptions- und hoeheren (n, 2n)-Wirkungsquerschnitten erfolgen sollen. Auf diese Weise kann eine hinreichende Neutronenmultiplikation erreicht werden, ohne dass unerwuenschte zusaetzliche Neutronenenergieverluste und -dispersion bei der Abbremsung auftreten. Die bei diesen Untersuchungen ermittelte Hybrid-Performance (1350 kg/GW(th)a U233 bei 3% Anreicherung) laesst eine Neubewertung des Hybrid-Reaktors als Anreicherer und Regenerator ohne Wiederaufarbeitung notwendig erscheinen. (orig.)

Additional details

Publishing Information

Journal Title
Atomkernenerg. Kerntech.
Journal Volume
45
Journal Issue
1
Series
CODEN: ATKEA.;Atomkernenerg. Kerntech.
Journal Page Range
50-54
ISSN
0171-5747

Conference

Title
3. international conference on emerging nuclear energy systems.
Dates
6-9 Jun 1983.
Place
Helsinki (Finland).

INIS

Country of Publication
Germany
Country of Input or Organization
Germany
INIS RN
15061815
Subject category
S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
Resource subtype / Literary indicator
Conference
Descriptors DEI
BREEDING BLANKETS; HYBRID REACTORS; ISOTOPE SEPARATION; REPROCESSING; SPENT FUELS
Descriptors DEC
ENERGY SOURCES; FUELS; MATERIALS; NUCLEAR FUELS; REACTOR MATERIALS; SEPARATION PROCESSES