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Major accident analyses for experimental zero-power fast reactor assemblies; Analyse des accidents graves pouvant survenir dans les reacteurs experimentaux a neutrons rapides de puissance zero; Analiz krupnoj avarii dlya ehksperimental'ny kh reaktornykh ustanovok nulevoj moshchnosti na bystrykh nejtronakh; Analisis de los accidentes graves que pueden producirse en los reactores experimentales rapidos de potencia cero

Conference:

Abstract

A study has been made of the possibility, mechanism, and consequence of melt-down and other major nuclear accidents for a ZPR-III type experimental zero-power fast reactor of the two-half type. This study has been supplemented by an evaluation of the importance of the Doppler effect for a wide range of nuclear reactor assemblies for such a reactor. A melt-down event is highly improbable because of the restricted sequence of events which must be postulated. A discussion of the mechanism of the collapse is followed by the results of coupled neutronics-hydrodynamic s calculations for two zero-power assemblies. A 1200-l core has been examined because it represents a relatively large reactor of common core composition. A smaller core with a high-void fraction has been examined as a potentially more dangerous system. Very different time-wise behaviour has been found for the two systems. For sharp accidents in zero-power assemblies, the U{sup 235}-atoms, separated as plates of enriched uranium, will heat very rapidly while the remainder of the core remains essentially cold, so that a gas of U{sup 235}-vapour will provide the disassembly pressure. The adaption of the neutronics-hydrodynamic s code AX-I to the use of a Van der Waals gas is described. Another  More>>
Authors:
Fischer, G.; Barts, E. W.; Kapil, S.; Tomabechi, K. [1] 
  1. Argonne National Laboratory, Argonne, IL (United States)
Publication Date:
Mar 15, 1962
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-18/46
Resource Relation:
Conference: Seminar on Physics of Fast and Intermediate Reactors, Vienna (Austria), 3-11 Aug 1961; Other Information: 10 refs, 3 figs, 1 tab; Related Information: In: Physics of Fast and Intermediate Reactors. V. III. Proceedings of the Seminar on the Physics of Fast and Intermediate Reactors. V. III| 633 p.
Subject:
21 SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; BREEDER REACTORS; DEPLETED URANIUM; DOPPLER COEFFICIENT; DOPPLER EFFECT; ENERGY SPECTRA; ENRICHED URANIUM; EQUATIONS OF STATE; FAST REACTORS; HEAT; HYPOTHETICAL ACCIDENTS; NEUTRONS; REACTOR ACCIDENTS; URANIUM 235; VAN DER WAALS FORCES; ZERO POWER REACTORS
OSTI ID:
22092514
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13S0032050780
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 195-207
Announcement Date:
May 06, 2013

Conference:

Citation Formats

Fischer, G., Barts, E. W., Kapil, S., and Tomabechi, K. Major accident analyses for experimental zero-power fast reactor assemblies; Analyse des accidents graves pouvant survenir dans les reacteurs experimentaux a neutrons rapides de puissance zero; Analiz krupnoj avarii dlya ehksperimental'ny kh reaktornykh ustanovok nulevoj moshchnosti na bystrykh nejtronakh; Analisis de los accidentes graves que pueden producirse en los reactores experimentales rapidos de potencia cero. IAEA: N. p., 1962. Web.
Fischer, G., Barts, E. W., Kapil, S., & Tomabechi, K. Major accident analyses for experimental zero-power fast reactor assemblies; Analyse des accidents graves pouvant survenir dans les reacteurs experimentaux a neutrons rapides de puissance zero; Analiz krupnoj avarii dlya ehksperimental'ny kh reaktornykh ustanovok nulevoj moshchnosti na bystrykh nejtronakh; Analisis de los accidentes graves que pueden producirse en los reactores experimentales rapidos de potencia cero. IAEA.
Fischer, G., Barts, E. W., Kapil, S., and Tomabechi, K. 1962. "Major accident analyses for experimental zero-power fast reactor assemblies; Analyse des accidents graves pouvant survenir dans les reacteurs experimentaux a neutrons rapides de puissance zero; Analiz krupnoj avarii dlya ehksperimental'ny kh reaktornykh ustanovok nulevoj moshchnosti na bystrykh nejtronakh; Analisis de los accidentes graves que pueden producirse en los reactores experimentales rapidos de potencia cero." IAEA.
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title = {Major accident analyses for experimental zero-power fast reactor assemblies; Analyse des accidents graves pouvant survenir dans les reacteurs experimentaux a neutrons rapides de puissance zero; Analiz krupnoj avarii dlya ehksperimental'ny kh reaktornykh ustanovok nulevoj moshchnosti na bystrykh nejtronakh; Analisis de los accidentes graves que pueden producirse en los reactores experimentales rapidos de potencia cero}
author = {Fischer, G., Barts, E. W., Kapil, S., and Tomabechi, K.}
abstractNote = {A study has been made of the possibility, mechanism, and consequence of melt-down and other major nuclear accidents for a ZPR-III type experimental zero-power fast reactor of the two-half type. This study has been supplemented by an evaluation of the importance of the Doppler effect for a wide range of nuclear reactor assemblies for such a reactor. A melt-down event is highly improbable because of the restricted sequence of events which must be postulated. A discussion of the mechanism of the collapse is followed by the results of coupled neutronics-hydrodynamic s calculations for two zero-power assemblies. A 1200-l core has been examined because it represents a relatively large reactor of common core composition. A smaller core with a high-void fraction has been examined as a potentially more dangerous system. Very different time-wise behaviour has been found for the two systems. For sharp accidents in zero-power assemblies, the U{sup 235}-atoms, separated as plates of enriched uranium, will heat very rapidly while the remainder of the core remains essentially cold, so that a gas of U{sup 235}-vapour will provide the disassembly pressure. The adaption of the neutronics-hydrodynamic s code AX-I to the use of a Van der Waals gas is described. Another important change in the equation of state used in the code is to employ a Mie-Griineisen type equation derivable from solid state theory. This change provides a more satisfactory way to evaluate the pressure term for cores of variable composition. Because the highly enriched U{sup 235} plates of a zero-power assembly will heat much more rapidly than the depleted uranium plates, the possibility of a net positive Doppler effect is much larger for an experimental assembly than for the equivalent power breeder reactor. This hazard has been examined for a range of possible assemblies. These calculations indicate that the Doppler coefficient for a zero-power assembly does not become important as a hazard until one approaches systems with the very soft neutron-energy spectra characteristic of large oxide power breeders. (author) [French] Les auteurs ont etudie la possibilite, le mecanisme et les consequences de la fusion et autres accidents nucleaires graves dans les reacteurs experimentaux a neutrons rapides de puissance zero, du type ZPR-III, a coeur divise. Cette etude a ete completee par une evaluation de l'importance de l'effet Doppler sur un grand nombre de reacteurs de ce type. Les auteurs demontrent qu'il est fort peu probable qu'une fusion se produise, du fait que la conjonction des circonstances qui pourraient la provoquer est difficilement realisable. L'expose du mecanisme de fusion est suivi de l'analyse des resultats de calculs couples neutronique-hydrodynamiqu e relatifs a deux reacteurs de puissance zero. On a choisi pour cette etude un coeur de 1200 l, qui correspond a un reacteur relativement grand a coeur normal. L'etude a egalement porte sur un coeur plus petit ayant un coefficient cavitaire plus important, qui pourrait presenter un plus grand danger. Chaque systeme a eu un comportement en fonction du temps tout a fait different. Si un accident grave survient dans un reacteur de puissance zero, les atomes de {sup 235}U, isoles dans les plaques d'uranium enrichi, s'echauffen t tres rapidement tandis que le reste du coeur demeure pratiquement froid; il y a ainsi formation d'un gaz du {sup 235}U qui donne lieu a la pression de rupture. Les auteurs expliquent l'adaptation qu'ils ont faite du code AX-I de neutronique-hydrodynamiqu e pour l'appliquer a un gaz de Van der Waals. Une autre modification importante de l'equation d'etat utilisee dans ce code consiste a employer une equation du type Mie-Grueneisen, derivee de la theorie de l'etat solide. Cette modification permet d'evaluer de facon plus satis- faisante le terme de pression pour les coeurs de composition variable. Du fait que les plaques en uranium fortement enrichi d'un reacteur de puissance zero s'echauffent plus rapidement que les plaques en uranium appauvri, la possibilite d'un effet Doppler positif net est beaucoup plus grande dans le cas d'un reacteur experimental que dans celui du reacteur surgenerateur de puissance equivalent. Ce danger a ete etudie pour un certain nombre de montages possibles. Les calculs montrent que, pour un reacteur de puissance zero, le coefficient de Doppler n'atteint une valeur dangereuse que lorsqu'il s'agit de reacteurs ayant les spectres d'energie neutronique tres mous qui caracterisent les grands reacteurs surgenerateur de puissance a oxyde. (author) [Spanish] Los autores han estudiado la posibilidad, el mecanismo y las consecuencias que produciria la fusion u otros accidentes nucleares graves en el caso de los reactores experimentales rapidos de potencia cero del tipo ZPR-III de cuerpo dividido. Este estudio se completo con una evaluacion de la importancia del efecto Doppler en un gran numero de reactores de ese tipo. Los autores demuestran que es muy improbable que se produzca una fusion del reactor debido a que en la practica dificilmente pueden concurrir las circunstancias necesarias. Despues de discutir el mecanismo del fallo, presentan los resultados de calculos neutronicos e hidrodinamicos combinados relativos a dos conjuntos de potencia cero. Se ha escogido para este estudio un cuerpo de 1200 litros, porque corresponde a un reactor relativamente grande con un cuerpo de composicion corriente. Tambien, se estudio el caso de un cuerpo mas pequeno con una elevada fraccion de vacio, que puede presentar un peligro mayor. Se comprobo que el comportamiento en funcion del tiempo es muy distinto para cada sistema. Al producirse un accidente subito en un conjunto critico de potencia cero, los atomos de {sup 235}U, separados en forma de placas de uranio enriquecido, se calientan muy rapidamente, en tanto que el resto del cuerpo permanece relativamente frio, de manera que se formaran vapores de {sup 235}U cuya presion provocara la ruptura del sistema. Los autores explican como han adaptado la clave AX-I para calculos neutronico-hidro-dinamicos al caso de un gas que se ajusta a la ecuacion de Van der Waals. Otra modificacion importante introducida en la ecuacion de estado utilizada en la clave, consiste en emplear una ecuacion del tipo de Mie-Gruneisen, derivada de la teoria del estado solido. Esta modificacion permite evaluar de manera mas satisfactoria del termino de presion para el caso de cuerpos de composicion variable. Dado que en un conjunto de potencia cero las placas de uranio fuertemente enriquecido en el isotopo-235, se calentaran con mas rapidez que las de uranio empobrecido, la posibilidad de que se produzca un efecto Doppler positivo neto es mucho mayor en un conjunto experimental que en el reactor de potencia reproductor equivalente. Se ha estudiado este peligro en el caso de diferentes conjuntos posibles. Los calculos indican que en un conjunto de potencia cero el coeficiente Doppler solo alcanza un valor peligroso en los sistemas que poseen un espectro de energias neutronicas muy blando, caracteristico de los grandes reactores de potencia reproductores, alimentados con oxido de uranio. (author) [Russian] Provedeno issledovanie vozmozhnosti, mekhanizma i posledstvij rasplavleniya, a takzhe drugikh krupnykh yadernykh intsidentov dlya ehksperimental'nog o reaktora nulevoj moshchnosti na bystrykh nejtronakh tipa ZPR-III dvukhpolovinchatog o tipa. V dopolnenie k ehtomu issledovaniyu provedena otsenka znacheniya ehffekta Dopplera dlya mnogikh yadernykh reaktornykh ustanovok takogo reaktora. V doklade budet pokazano, chto yavlenie rasplavleniya maloveroyatno vvidu ogranichennogo kolichestva yavlenij, kotorye nuzhno postulirovat'. Posle rassmotreniya mekhanizma razrusheniya budut dany rezul'taty raschetov, svyazannykh s nejtronnoj fizikoj i gidro-dinamikoj , dlya dvukh reaktornykh ustanovok nulevoj moshchnosti. Provedeno issledovanie aktivnoj zony emkost'yu 1200 litrov, kharakternoj dlya otnositel'no bol'shogo reaktora s aktivnoj zonoj obychnogo sostava. Byla issledovana men'shaya aktivnaya zona s vysokim pustotnym koehffitsientom, kak potentsial'no bolee opasnaya sistema. U ehtikh dvukh sistem obnaruzhen ochen' razlichnyj vremennoj rezhim. V sluchayakh ser'eznykh avarij na ustanovkakh nulevoj moshchnosti atomy U{sup 235}, kotorye raspredeleny v plastinakh obogashchennogo urana, ochen' bystro nagrevayutsya, togda kak ostal'naya chast' aktivnoj zony po sushchestvu ostaetsya kholodnoj, i takim obrazom gazoobraznyj U{sup 235} sozdaet raspredelennoe davlenie. V doklade budet dano opisanie primeneniya k gazu Van der Vaalsa koda AX-I nejtronnoj fiziki i gidrodinamiki. Drugim vazhnym izmeneniem uravneniya sostoyaniya, ispol'zovannogo v kode, yavlyaetsya primenenie uravneniya Mie-Grinejzena, vyvedennoe iz teorii tverdogo sostoyaniya. EHto izmenenie daet vozmozhnost' bolee udovletvoritel'n o vyrazit' chlen davleniya dlya aktivnykh zon razlichnogo sostava. Vvidu togo, chto plastiny U{sup 235} s vysokim obogashcheniem v ustanovke nulevoj moshchnosti nagrevayutsya gorazdo bystree, chem obednennye uranovye plastiny, vozmozhnost' polucheniya rezul'tiruyushcheg o polozhitel'nogo ehffekta Dopplera namnogo bol'she v ehksperimental'noj ustanovke, chem v reaktore-razmnozhitel e ehkvivalentnoj moshchnosti. EHtot risk byl issledovan v otnoshenii ryada vozmozhnykh ustanovok. Ehti raschety ukazyvayut na to, chto koehffitsient Dopplera ustanovki nulevoj moshchnosti ne priobretaet opasnogo znacheniya, poka ne budut sozdany sistemy krupnykh ehnergeticheskikh reaktorov-razmnozhitelej na oksidnom toplive s ochen' myagkimi spektrami ehnergii nejtronov. (author)}
place = {IAEA}
year = {1962}
month = {Mar}
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