Published June 1990 | Version v1
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Contribution to decay heat calculation: fission product mean beta and gamma assessment

Description

Following a reactor shutdown, after the fission chain process has completely faded out, a significant quantity of energy (around seven per cent of the total power of the reactor) continues to be generated in the core. This is known as residual power or decay heat. The principal source of this energy is due to the radioactive decay of fission products and is at any time equal to the sum of the powers released by these different nuclei (P = Σ = Pi). Each of the powers Pi is the product of three terms: the concentration of the relevant nuclide, its decay constant and its mean decay energy. The evaluation of the first two term is straightforward. On the other hand the evaluation of the mean energies presents some difficulties due to a lack of data in beta and gamma spectra of some fission products. This study intends, after a critical analysis of the current method of evaluation of the mean energies, to propose a new model for this calculation. The new model tested on several well known nuclides, has been proved correct and precise. It has then been applied to approximatively sixty nuclides among the lesser known ones. The results obtained have lead to a better prediction of both beta and gamma ray components of the residual power. Consequently, this new model, which allows to take into account the lack of beta branching ratio corresponding to the highest levels of the product nucleus in the beta decay reaction, can be adopted to replace the current method, for calculation of the mean energies of fission products, especially in the case of the lesser known nuclides. (author)

Abstract (French)

Lorsqu'on arrete un reacteur nucleaire, apres l'evanescence totale du processus des fissions en chaine, une quantite non negligeable d'energie (environ sept pour cent de la puissance totale du reacteur) continue a se degager dans le coeur, elle est appelee: puissance residuelle. La principale source de cette energie provient des decroissances radioactives des produits de fission. Sa valeur est a tout instant la somme des puissances degagees par ces differents noyaux (P = Σ = Pi). Chacune des puissances P est le produit de trois termes: la concentration du noyau, sa constance radioactive et l'energie moyenne totale (beta + gamma) qu'il libere lors d'une desintegration. La determination des deux premiers termes ne presente pas de difficultes particulieres, les donnees qui les concernent sont assez precises, par contre le calcul des energies moyennes pose quelques problemes. En effet, les spectres beta et gamma de nombreux produits de fission ne sont que partiellement connus: dans certains cas ils sont encore totalement inconnus. La presente etude se destine, apres une analyse critique de l'actuelle methode de determination des energies moyennes, a proposer une nouvelle modelisation de ce calcul. Le nouveau modele teste sur un certain nombre de nucleides bien connus s'avere bien precis; son application aux cas d'une soixantaine de nucleides insuffisamment connus a conduit a une nette amelioration des resultats de calcul en comparaison avec les mesures des deux composantes beta et gamma de la puissance residuelle. En consequence, ce nouveau modele, qui permet de prendre en consideration le manque de branchement beta correspondant aux niveaux les plus eleves du noyau produit dans la decroissance beta, pourra etre adopte pour le calcul des energies moyennes des nucleides a spectres insuffisamment connus. (auteur)

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Original title (French)
Contribution au calcul de puissance residuelle: estimation des energies moyennes beta et gamma des produits de fission

Publishing Information

Imprint Pagination
194 p.
Report number
CEA-N--2645

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