The investigation of fast reactor fuel pin start up behaviour in the irradiation experiment DUELL II
Description
The irradiation experiments DUELL-II within the SNR-300 operational Transient Experimental Program deal with the investigation of fresh mixed oxide fuel behaviour at start-up. The irradiation has been carried out in the HFR Petten in four so-called DUELL capsules with two fuel pin samples each. The fuel pins with a total length of 453 mm contained a fuel column of 150 mm length, consisting of high dense (U,Pu)O2-x fuel with an initial porosity of 4%, a Pu-content of 20.9%, and an O/Me ratio of 1.96. The fuel pellet diameter was 6.37 mm, the outer diameter of the SS cladding, material No. 1.4970, was 7.6 mm. The irradiation included four phases, consisting of preconditioning at 85% nominal power (corresponds to 550 W/cm), a following increase to full power, and two following full power periods of 1 and 10 days, respectively. Post irradiation examination showed incomplete fuel restructuring in the first capsules with central void diameters of 800 μm in the hot plane, complete restructuring in the last capsule, leading to central voids of approximately 1 mm diameter. The residual gaps between fuel and clad varied between 25 and 44 μm. The clad inner surface did not show any corrosion attack. The analysis of fuel restructuring has been carried out with the computer code SATURN-S showing good agreement with the PIE results. The analysis led to a series of model improvements, especially for crack volume and relocation modelling. (orig./GL)
Abstract (German)
In der Experimentserie DUELL II wurde das Anfahrverhalten von hochdichtem Brennstoff untersucht. Die Bestrahlung wurde in vier sogenannten DUELL-Kapseln durchgefuehrt, in denen jeweils zwei Prueflinge gleichzeitig bestrahlt wurden. Zum Einsatz kamen Kurzprueflinge mit einer Gesamtlaenge von 453 mm bei einer Brennstoffsaeulenlaenge von 150 mm. Der hochdichte Brennstoff mit einer Herstellungsporositaet von ca. 4% hatte einen Pu-Anteil von 20,9% Pu/U+Pu sowie einen Ausgangssauerstoffgehalt von 1,959. Der Brennstoffdurchmesser betrug 6,37 mm, der Huellenaussendurchmesser 7,6 mm. Die Huelle bestand aus Edelstahl der Werkstoff-Nr. 1.4970. Die Bestrahlung bestand aus vier Phasen mit einer Vorbestrahlung bei 85% Nominalleistung (corresponds to 550 W/cm) fuer Einsatz 1, einem anschliessenden Hochfahren auf Vollast mit Abfahren fuer Einsatz 2, einer folgenden Haltezeit von einem Tag auf Vollast fuer Einsatz 3 sowie einer Haltezeit von ca. 10 Tagen auf Vollast fuer Einsatz 4. Die Nachbestrahlungsuntersuchung ergab eine unvollstaendige Umstrukturierung fuer Einsatz 1 und 2 mit Zentralkanaelen von ca. 800 μm Durchmesser in der heissen Ebene und volle Umstrukturierung fuer Einsatz 4 mit einem Zentralkanal von ca. 1 mm Durchmesser. Die Restspalte fuer die einzelnen Prueflinge lagen zwischen 44 und 25 μm. Untersuchungen der Huellinnenoberflaeche auf Korrosion zeigten lediglich leichte Verfaerbungen (Oxidation), ein korrosiver Angriff durch Spaltprodukte war nicht erkennbar. Zur Analyse der Brennstoffumstrukturierung wurden thermodynamische Rechnungen mit dem Programm SATURN-S durchgefuehrt. Die Uebereinstimmung zwischen Theorie und Experiment ist sehr gut, wobei aus den Ergebnissen der Nachuntersuchung zahlreiche Modellmodifikationen, insbesondere zur Behandlung der Leervolumenumverteilung, bestehend aus Herstellungsporositaet und Rissvolumina, resultierten. (orig./GL)
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Die Untersuchung des Anfahrverhaltens von Schnellbrueterbrennstaeben im Bestrahlungsexperiment DUELL II
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 53 p.
- Report number
- KFK--4403
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 19093520
- Subject category
- S21: SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS;
- Descriptors DEI
- COMPARATIVE EVALUATIONS; EDDY CURRENT TESTING; FUEL CANS; FUEL PELLETS; FUEL PINS; GAMMA SPECTROSCOPY; IRRADIATION CAPSULES; MIXED OXIDE FUELS; NEUTRON RADIOGRAPHY; NONDESTRUCTIVE TESTING; POROSITY; POWER DISTRIBUTION; RUPTURES; S CODES; SPECIFICATIONS; START-UP; THERMOCOUPLES; VOIDS
- Descriptors DEC
- COMPUTER CODES; DISTRIBUTION; ELECTROMAGNETIC TESTING; ENERGY SOURCES; EVALUATION; FAILURES; FUEL ELEMENTS; FUELS; MATERIALS; MATERIALS TESTING; MEASURING INSTRUMENTS; NUCLEAR FUELS; REACTOR COMPONENTS; REACTOR MATERIALS; SOLID FUELS; SPATIAL DISTRIBUTION; SPECTROSCOPY; TESTING