Fission chaleur de désintégration

Le rapport complet est disponible ici: Validation of FISPACT-II decay heat and inventory predictions for fission events CCFE-R(15)28 Pour veiller à ce que cette validation est aussi robuste que possible, un effort approfondi a été fait pour revoir autant d’expériences de chaleur de désintégration de haute qualité avec des spectres complémentaires de neutrons, les horaires d’irradiation, des techniques de mesure et les pays d’origine. Simulations de rafales de fission théoriques à irradiations journée complète ont été réalisées, en utilisant une variété de combinaisons de données nucléaires, et par rapport aux expériences disponibles. Un bon accord entre le calcul et l’expérience (C / E) se trouve pour la chaleur totale des principaux composants de carburant frais dans les REO réels, mais spectroscopiques chaleur partielle et la chaleur de désintégration en nucléides du cycle du combustible thorium reste discordants – à la fois en C / E et C / C . Pour les actinides mineurs où aucune donnée expérimentale était disponible, les comparaisons C / C montrent également des différences substantielles entre les bibliothèques de données. Détail (spectroscopique et total) la chaleur de désintégration ventilation par nucléide est également effectuée pour sélectionner les temps de refroidissement et fissiles, en utilisant différentes bibliothèques de désintégration ou le rendement de fission pour démontrer la cause précise des écarts C / C. Ceux-ci se trouvent être principalement en raison de l’adoption incomplète des résultats TAGS pour nucléides Pandemonium, mais beaucoup d’autres différences de données de décroissance et de rendement de fission ont été identifiés. Compte tenu de la tendance à un accord relatif sur les valeurs totales, il est clair que de nombreux effets compensateurs sont toujours présents.
Norme U235, Pu239, impulsions thermiques Pu241
U235 thermal pulse

Total et désintégration gamma thermique suivant la fission thermique d’impulsion de neutrons sur U235, en comparant les données expérimentales bien connues avec FISPACT-II et toutes les grandes bibliothèques.

Une grande série d’expériences de chaleur de désintégration thermique ont été réalisées pour U235 et Pu239, de sorte que certains méta-analyse statistique est nécessaire pour gérer la gamme des valeurs et des incertitudes expérimentales. Alors que certaines analyses de chi-carré peut être proposé, les problèmes systématiques avec de multiples techniques expérimentales, qualité des campagnes et d’autres facteurs doivent être pris en compte. Pour ces raisons, les ensembles de données évaluées ont été produits, par exemple les évaluations de Tobias ou ANS / ANSI-5.1. Les comparaisons avec les prédictions de FISPACT-II et d’autres expériences de haute qualité montrent un excellent accord dans la chaleur totale pour toutes les bibliothèques, avec quelques suspens gamma / bêta partielles écarts thermiques dues à TAGS adoption de données. Les questions spectroscopiques restantes sont en grande partie liés à la mauvaise répartition des gamma / énergie bêta dans les processus de décomposition en raison d’un manque de connaissances sur la désintégration bêta d’alimentation à haute énergie excités Etats fille. Ces événements de faible probabilité sont difficiles à mesurer et par conséquent les énergies gamma moyennes sont biaisés vers le bas, ce qui entraîne une misapportionment de la chaleur de désintégration à la désintégration bêta. Les totaux restent largement insensibles au choix de la bibliothèque de décroissance, mais ENDF / B-VII.1 et JENDL-ont généralement l’adoption 4.0 U plus complète des données les plus récentes qui corrige ces problèmes. Comme FISPACT-II a été conçu pour accueillir toutes et toutes les données nucléaires, l’utilisateur est capable de choisir de la physique la plus appropriée en fonction des résultats de la validation UKAEA.
Spectre rapide impulsions de chaleur de désintégration
Pu239_fast_tb

Total et la désintégration bêta thermique suivant la fission d’impulsion rapide sur Pu239, la comparaison des données Akiyama avec FISPACT-II et toutes les grandes bibliothèques.

La gamme d’expériences d’impulsion de fission rapide comprend les mesures al Akiyama et en utilisant le réacteur YAYOI pour une variété de nucléides dont U233, U235, U238, Pu239 et Th232. Elles sont complétées par des données UM Lowell pour U238 et des mesures de chaleur gamma à partir d’expériences en utilisant un dispositif de Godiva de Fisher & amp; Engle. Non-impulsion des mesures rapides sont également comparés, par exemple du réacteur UKAEA Zebra. À l’exception de certaines irrégularités de la correction de capture dans la mesure gamma 232Th, ceux-ci sont largement en accord de tous les systèmes étudiés. Quelques différences ont été notées en utilisant les données précédentes GEFY-4.2 qui a conduit à des prédictions différentes de manière significative de chaleur totale en temps de refroidissement courts, généralement moins de 10 secondes. Ceux-ci, dans certains cas ne sont pas dans le cadre des expériences disponibles pour sonder de manière adéquate et il convient de noter que le code FEM a bénéficié d’importants et la poursuite du développement au cours des dernières années et des mois. À l’heure actuelle, il est pas la bibliothèque recommandé pour les simulations typiques de chaleur réacteur désintégration thermique ou rapide, mais ses capacités impressionnantes en font la seule option pour de nombreuses applications avancées et versions mises à jour sont continuellement dans le développement et les tests.
Expériences de durée limitée Plusieurs expériences non-impulsions ont été considérées qui employait une variété de spectres de neutrons, types de mesure / techniques, Murphy_Pu239_fast les durées d’irradiation et de refroidissement. Celles-ci varient de quelques secondes à des années post-irradiation (dans certains cas, à la fois dans une campagne expérimentale), calorimétrie boil-off aux mesures gamma blindés et des réacteurs rapides à colonnes thermiques. Très important, ils comprennent également des expériences de plusieurs pays et continents, y compris l’UKAEA, LANL, Studsvik, CEA, ORNL, CENBG, U Uppsala, KfK, SRRC et JAEA. Accord avec les prédictions FISPACT-II sont généralement très bon, en particulier mieux que les cas d’impulsions où nucléides qui souffrent de l’effet de Pandemonium sont moins importants et nombreux. L’exemple de la figure montre une droite 100.000 secondes (~ 1 jour) irradiation dans le réacteur UKAEA Zebra suivie par des mesures de chaleur bêta à une vaste gamme de temps de refroidissement d’un peu plus de dix secondes à près d’un an. L’accord impressionnant pour toutes les bibliothèques de données nucléaires est en partie attribuable au nombre total inférieur de nucléides un rôle important dans un long (cumulatif / équilibre) irradiation.
La comparaison des données nucléaires
U233_fast_100s

Comparaison de la chaleur gamma à 100 de la climatisation suite à une impulsion de neutrons U233 rapide. Les ratios sont donnés sur l’axe des y droite.

L’utilisation de différentes bibliothèques de données nucléaires peut avoir un effet profond sur la simulation de la chaleur de désintégration pour tous les nucléides fissiles, y compris les principaux constituants du LWR carburant, par exemple. Pour mieux comprendre la cause de ces différences, FISPACT-II peut être utilisé par l’échange de fichiers de désintégration ou de fission individuels et en comparant la chaleur et les stocks à une sélection de temps de refroidissement. En faisant cela, les effets des différences de bibliothèque peuvent être facilement découverts et nucléides qui contribuent tous deux non-négligeable à la chaleur de désintégration et ont des rendements ou désintégrations discordants peuvent être identifiés. La nature robuste et ouverte des fonctionnalités de données nucléaires de FISPACT-II lui permettre de suivre tous les nucléides et précisément identifier les nucléides qui sont responsables des écarts. Pour les nucléides qui souffrent de l’effet de Pandemonium, la chaleur bêta est surexprimé due à une mauvaise répartition de la chaleur en raison de gammas de haute énergie. Ce ne sont pas la seule erreur possible avec les fichiers de données de décroissance – lecture erronée des données de ENSDF, division douteuse des totaux et des erreurs typographiques simples pourraient également être en faute – mais il est le problème le plus répandu. Pour trouver la cause racine, les fichiers de données de désintégration doivent être interrogés par la main (en fin de compte par les évaluateurs de données désintégration). L’exemple spectacle à gauche est l’ensemble des contributeurs de chaleur U233 gamma avec des valeurs nominales sur l’ordonnée à l’axe de gauche et les rapports aux simulations ENDF / B-VII.1 sur l’axe des y droite. Dans cette comparaison JEFF-3.1.1 des rendements de fission sont exclusivement utilisés pour faire en sorte que tous les effets sont uniquement en raison des fichiers de désintégration. A noter également l’absence de Zr98 gamma chaleur dans toutes les bibliothèques, sauf ENDF / B-VII.1, qui est due à des fichiers où seul l’état du sol est peuplée dans la désintégration bêta. Deux rapports supplémentaires à la principale V &V rapport fournit ces comparaisons pour une large gamme de nucléides et temps de refroidissement, avec des valeurs totalisées. Ils sont disponibles dans les rapports suivants. 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