Fission Nachwärme

Der vollständige Bericht ist hier verfügbar: Validation of FISPACT-II decay heat and inventory predictions for fission events CCFE-R(15)28 Um sicherzustellen, dass diese Prüfung möglichst robust ist, ist eine gründliche Anstrengungen unternommen worden, wie viele hochwertige Nachwärme Experimente mit komplementären Neutronenspektren, Bestrahlungspläne, Messtechniken und Nationen Herkunfts erneut gemacht. Simulationen von theoretischen Spaltung platzt Ganztages Bestrahlungen durchgeführt wurden, um eine Vielzahl von Kerndatenkombinationen, und im Vergleich mit den zur Verfügung stehenden Experimenten. Eine gute Übereinstimmung zwischen Berechnung und Experiment (C / E) für die gesamte Wärme von den großen frischen Kraftstoffkomponenten im eigentlichen LWR gefunden, jedoch spektroskopischen Teilwärme und Zerfallswärme in Thorium-Brennstoffzyklus Nuklide bleibt discrepant – sowohl in C / E und C / C . Für kleinere Actiniden wo keine experimentellen Daten vorliegen, C / C Vergleiche zeigen auch erhebliche Unterschiede zwischen den Datenbibliotheken. Detaillierte (spektroskopische und insgesamt) Nachwärme Abbau von Nuklid ist auch für ausgewählte Kühlzeiten und Spaltprodukte durchgeführt, verschiedene Zerfall oder Spaltausbeute Bibliotheken, die genaue Ursache für die C / C Diskrepanzen zu demonstrieren. Diese sind in erster Linie gefunden werden aufgrund unvollständiger Annahme TAGS Ergebnisse für Pandemonium Nuklide, aber viele andere Zerfallsdaten und Spaltausbeute Unterschiede wurden identifiziert. Angesichts der Tendenz zur relativen Einigung über Gesamtwerte, ist es klar, dass viele Kompensationseffekte immer noch vorhanden sind.
Standard-U235, Pu239, Pu241 thermische Pulse
U235 thermal pulse

Nach der thermischen Neutronenpuls Spaltung Total und Wärme Gamma Zerfall auf U235, Vergleichen bekannten experimentellen Daten mit FISPACT-II und alle wichtigen Bibliotheken.

Eine große Menge von thermischen Zerfallswärme Experimente wurden für U235 und Pu239 durchgeführt, so dass einige statistische Meta-Analyse ist notwendig, den Bereich der experimentellen Werte und Unsicherheiten zu behandeln. Während einige Chi-Quadrat-Analyse vorgeschlagen werden können, müssen die systematische Probleme mit mehreren experimentellen Techniken, die Qualität der Kampagnen und andere Faktoren berücksichtigt werden. Aus diesen Gründen ausgewertet Datensätze wurden beispielsweise hergestellt, die Tobias Auswertungen oder ANS / ANSI-5.1. Vergleiche mit den Vorhersagen von FISPACT-II und anderen hochwertigen Experimente zeigen eine hervorragende Übereinstimmung insgesamt Wärme für alle Bibliotheken, mit einigen ungelösten gamma / beta Teilwärme Diskrepanzen aufgrund Annahme TAGS Daten. Die übrigen spektroskopischen Probleme werden weitgehend auf die Fehlleitung von gamma / beta Energie in Zerfallsprozessen im Zusammenhang aufgrund eines Mangels an Wissen über Fütterung Beta-Zerfall zu hoher Energie angeregt Tochter Staaten. Diese geringe Wahrscheinlichkeit Ereignisse sind schwer zu messen und damit die durchschnittlichen Gamma-Energien werden nach unten verzerrt, was zu einem misapportionment von Zerfallswärme auf den Beta-Zerfall. Differenzen in den Summen bleiben die Wahl des Verfalls Bibliothek weitgehend unempfindlich, aber ENDF / B-VII.1 und JENDL-4.0u haben in der Regel vollständiger Annahme der jüngsten Daten, die diese Probleme behebt. Als FISPACT-II jegliche und alle Kerndaten zu empfangen konstruiert wurde, ist der Benutzer am besten geeignete Physik über die Ergebnisse der Validierung UKAEA, zu wählen können.
Schnelle Spektrum Nachwärme Impulse
Pu239_fast_tb

Folgende schnellen Pulsspaltung Total und Wärme Beta-Zerfall auf Pu239, Akiyama Daten mit FISPACT-II und alle wichtigen Bibliotheken zu vergleichen.

Der Bereich der schnellen Spaltpulsexperimente umfasst die Akiyama et al Messungen der YAYOI Reaktor für eine Vielzahl von Nukliden einschließlich U233, U235, U238, Pu239 und Th232 verwenden. Diese werden ergänzt durch UM Lowell Daten für U238 und Messungen von Gamma Wärme aus Experimenten eine Godiva Gerät von Fisher & amp; Engle. Nicht-Puls schnelle Messungen werden auch verglichen, beispielsweise aus dem UKAEA Zebra Reaktor. Mit Ausnahme einiger Unregelmäßigkeiten im Zusammenhang mit der Einnahme Korrektur in der Th232 Gamma-Messung, sind diese weitgehend einig für alle betrachteten Systeme. Einige Unterschiede festgestellt wurden früheren GEFY-4.2-Daten verwendet, die Gesamtwärmeabgabe in kurzen Abkühlzeiten führte zu signifikant unterschiedlich, in der Regel weniger als 10 Sekunden. Diese sind in einigen Fällen nicht innerhalb des Bereichs der verfügbaren Experimente ausreichend zu untersuchen, und es sollte angemerkt werden, dass der GEF-Code signifikante und Weiterentwicklung in den letzten Jahren und Monaten genossen hat. Derzeit ist es nicht die empfohlene Bibliothek für typische thermische oder schneller Reaktor Nachwärme Simulationen, aber seine beeindruckenden Fähigkeiten machen es die einzige Option für viele moderne Anwendungen und aktualisierte Versionen werden kontinuierlich in Entwicklung und Erprobung.
Finite Dauer Experimente Mehrere nicht-Pulsexperimente wurden in Betracht gezogen, die eine Vielzahl von Neutronenspektren, Murphy_Pu239_fastMessarten / Techniken Bestrahlungsdauern und Abkühlzeiten eingesetzt. Diese variieren von Sekunden bis Jahre nach der Bestrahlung (in einigen Fällen sowohl in einer experimentellen Kampagne), Boil-off-Kalorimetrie zur geschirmten Gamma-Messungen und schnellen Reaktoren zur thermischen Spalten. Ganz wichtig ist, sind sie auch Experimente aus verschiedenen Ländern und Kontinenten, einschließlich der UKAEA, LANL, Studsvik, CEA, ORNL, CENBG, U Uppsala, KfK, SRRC und JAEA. Abkommen mit FISPACT-II Prognosen sind in der Regel sehr gut, vor allem besser als die Puls Fällen, in denen Nuklide, die aus dem Pandemonium Effekt leiden, sind weniger bedeutend und zahlreich. Das Beispiel in der Abbildung rechts zeigt ein 100.000 Sekunden (~ 1 Tag) Bestrahlung im UKÄA Zebra Reaktor durch Beta Wärmemessungen an einem sehr großen Bereich, gefolgt von Kühlzeiten von etwas mehr als zehn Sekunden, um fast ein Jahr. Die beeindruckende Vertrag für alle Kerndatenbibliotheken ist zum Teil auf die geringere Gesamtzahl der Nuklide die eine bedeutende Rolle in einer langen (kumulativ / Gleichgewicht) Bestrahlung.
Kerndatenvergleiche
U233_fast_100s

Vergleich der Gamma Wärme bei 100 s Abkühlung nach einem schnellen U233 Neutronenpuls. Verhältnisse werden auf der rechten y-Achse angegeben.

Die Verwendung von unterschiedlichen Kerndatenbibliotheken können für alle spaltbares Nuklid einen profunden Effekt auf die Simulation von Zerfallswärme haben, einschließlich der Hauptbestandteile von LWR Brennstoff, zum Beispiel. Zum besseren Verständnis der Ursache für diese Unterschiede zu verstehen, können FISPACT-II durch den Austausch einzelner Zerfall oder zur Spaltung von Dateien und den Vergleich Wärme und Vorräten bei einer Auswahl von Kühlzeiten eingesetzt werden. Auf diese Weise werden die Auswirkungen der Bibliothek Unterschiede können leicht entdeckt und Nuklide, die beide tragen nicht unerheblich zur Zerfallswärme und haben discrepant Ausbeuten oder Zerfälle identifiziert werden können. Die robuste und offene Art der Kerndaten Funktionalitäten von FISPACT-II erlauben es alle Nuklide zu folgen und genau die Nuklide zu identifizieren, die für die Abweichungen verantwortlich sind. Für die Nuklide, die aus der Wirkung Pandemonium leiden, ist die Beta-Wärme überexprimiert aufgrund fehl Zuordnung der Wärme aufgrund hochenergetischer Gammas. Dies ist nicht der einzige Fehler möglich mit Verfall Datendateien – Fehlinterpretation von Daten aus ENSDF, zweifelhafte Aufteilung der Summen und einfache Schreibfehler auch Schuld sein könnte – aber es ist die am weitesten verbreitete Problem. Um die Ursache zu finden, müssen die Zerfallsdatendateien mit der Hand (letztlich durch Zerfallsdaten Evaluatoren) abgefragt werden. Das Beispiel zeigen auf der linken Seite ist der Satz von U233 Gamma Wärme Beitragszahlern mit Nennwerten auf der linken y-Achse und die Verhältnisse zu den ENDF / B-VII.1 Simulationen auf der rechten y-Achse. In dieser Vergleiche werden JEFF-3.1.1 Spaltausbeuten ausschließlich verwendet, um sicherzustellen, dass die Auswirkungen auf die Zerfalls Dateien ausschließlich zurückzuführen sind. Beachten Sie auch die Abwesenheit von Zr98 Gamma Wärme in allen Bibliotheken außer ENDF / B-VII.1, die auf Dateien zurückzuführen ist, wo nur der Grundzustand in der Beta-Zerfall bevölkert ist. Zwei zusätzliche Berichte an den Haupt V&V Bericht diese Vergleiche für eine große Bandbreite von Nukliden und die Kühlzeiten, mit den Wertetabellen. Sie sind aus den folgenden Berichte zur Verfügung. Decay datacomparisons for decay heat and inventory simulations of fission events CCFE-R(15)28_S1 Fission yield comparisons for decay heat and inventory simulations of fission events CCFE-R(15)28_S2