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Void Reactivity Effects in the Second Charge of the Halden Boiling Water Reactor; Effets Cavitaires dans la Deuxieme Charge du Reacteur a Eau Lourde Bouillante de Halden (HBWR); Ehffekty pustotnoj reaktivnosti vo vtoroj zag HBWR; Effectos de Cavitacion en la Segunda Carga del Reactor de Agua Pesada Hirviente de Halden (HBWR)

Conference:

Abstract

The reactivity effect of voids caused by boiling inside the coolant channels in the second fuel charge of the Halden Boiling Heavy Water Reactor has been measured both in void-simulated zero-power experiments and under actual power conditions. The void-simulated experiments consisted of measuring the reactivity effect of introducing void columns inside thin-walled tubes to various depths. The tubes were placed at different positions between die stringers in a single 7-rod cluster element practically identical with the normal second-charge fuel elements. This experiment enables an investigation of the reactivity dependence upon void fraction, and also the reactivity dependence of steam-bubble position in the coolant channel. The experiment was carried out in the Norwegian zero-power facility NORA, with a core consisting of 36 second-charge elements and with a lattice geometry identical to the one in HBWR. The temperature dependence of the void effect was investigated in a zero-power experiment with the 100 fuel-element core of HBWR. In a single fuel element the water level inside the coolant channel was depressed to various depths, and the reactivity effect of this perturbation was measured at different temperatures in the temperature interval 50 Degree-Sign C-220 Degree-Sign C. The power void reactivity has been measured in  More>>
Authors:
Lunde, J. E. [1] 
  1. OECD Halden Reactor Project (Norway)
Publication Date:
Feb 15, 1964
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-42/69
Resource Relation:
Conference: Symposium on Exponential and Critical Experiments, Amsterdam (Netherlands), 2-6 Sep 1963; Other Information: 21 refs., 3 tabs., 18 figs.; Related Information: In: Exponential and Critical Experiments Vol. II. Proceedings of the Symposium on Exponential and Critical Experiments| 494 p.
Subject:
21 SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; BUBBLES; BWR TYPE REACTORS; COOLANTS; DISTURBANCES; FUEL ELEMENT CLUSTERS; FUEL ELEMENTS; HBWR REACTOR; MODERATORS; NEUTRON DIFFUSION EQUATION; NORA REACTOR; REACTOR LATTICE PARAMETERS; SPATIAL DISTRIBUTION; STEAM; TEMPERATURE COEFFICIENT; TEMPERATURE DEPENDENCE; VOID COEFFICIENT; VOID FRACTION
OSTI ID:
22122004
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M2696078115
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 527-559
Announcement Date:
Aug 27, 2013

Conference:

Citation Formats

Lunde, J. E. Void Reactivity Effects in the Second Charge of the Halden Boiling Water Reactor; Effets Cavitaires dans la Deuxieme Charge du Reacteur a Eau Lourde Bouillante de Halden (HBWR); Ehffekty pustotnoj reaktivnosti vo vtoroj zag HBWR; Effectos de Cavitacion en la Segunda Carga del Reactor de Agua Pesada Hirviente de Halden (HBWR). IAEA: N. p., 1964. Web.
Lunde, J. E. Void Reactivity Effects in the Second Charge of the Halden Boiling Water Reactor; Effets Cavitaires dans la Deuxieme Charge du Reacteur a Eau Lourde Bouillante de Halden (HBWR); Ehffekty pustotnoj reaktivnosti vo vtoroj zag HBWR; Effectos de Cavitacion en la Segunda Carga del Reactor de Agua Pesada Hirviente de Halden (HBWR). IAEA.
Lunde, J. E. 1964. "Void Reactivity Effects in the Second Charge of the Halden Boiling Water Reactor; Effets Cavitaires dans la Deuxieme Charge du Reacteur a Eau Lourde Bouillante de Halden (HBWR); Ehffekty pustotnoj reaktivnosti vo vtoroj zag HBWR; Effectos de Cavitacion en la Segunda Carga del Reactor de Agua Pesada Hirviente de Halden (HBWR)." IAEA.
@misc{etde_22122004,
title = {Void Reactivity Effects in the Second Charge of the Halden Boiling Water Reactor; Effets Cavitaires dans la Deuxieme Charge du Reacteur a Eau Lourde Bouillante de Halden (HBWR); Ehffekty pustotnoj reaktivnosti vo vtoroj zag HBWR; Effectos de Cavitacion en la Segunda Carga del Reactor de Agua Pesada Hirviente de Halden (HBWR)}
author = {Lunde, J. E.}
abstractNote = {The reactivity effect of voids caused by boiling inside the coolant channels in the second fuel charge of the Halden Boiling Heavy Water Reactor has been measured both in void-simulated zero-power experiments and under actual power conditions. The void-simulated experiments consisted of measuring the reactivity effect of introducing void columns inside thin-walled tubes to various depths. The tubes were placed at different positions between die stringers in a single 7-rod cluster element practically identical with the normal second-charge fuel elements. This experiment enables an investigation of the reactivity dependence upon void fraction, and also the reactivity dependence of steam-bubble position in the coolant channel. The experiment was carried out in the Norwegian zero-power facility NORA, with a core consisting of 36 second-charge elements and with a lattice geometry identical to the one in HBWR. The temperature dependence of the void effect was investigated in a zero-power experiment with the 100 fuel-element core of HBWR. In a single fuel element the water level inside the coolant channel was depressed to various depths, and the reactivity effect of this perturbation was measured at different temperatures in the temperature interval 50 Degree-Sign C-220 Degree-Sign C. The power void reactivity has been measured in HBWR as a function of nuclear power at different moderator temperatures between 150 Degree-Sign C and 230 Degree-Sign C at powers up to about 16 MW at the highest temperature. The power-void reactivity coefficient is an important quantity in determining the dynamic behaviour of a boiling- water reactor. The theoretical determination of this quantity is, however, complicated by the fact that knowledge about the void distribution in the core is required. The detailed power-void distribution is not easily amenable to experimental determination, and accordingly the void-simulated experiments represent a better case for testing the reactor physics calculation of void effects. Preliminary theoretical comparisons are made for these experiments. Two-group diffusion theory is applied, and the conclusion can be drawn that fair agreement is obtained between theory and experiment for the perturbations in the lattice parameters for a void fraction equal to one, both at low and high temperatures. For intermediate void fractions, however, somewhat less satisfactory agreement is found. (author) [French] L'auteur a mesure, aussi bien lors d'experiences avec vide simule a puissance nulle que dans les conditions normales de puissance, l'effet cavitaire, provoque par l'ebullition qui se produit a l'interieur des canaux du refroidisseur, dans la deuxieme charge de HBWR. Les experiences avec vide simule ont consiste a mesurer les effets que produit sur la reactivite le fait d'enfoncer a des profondeurs differentes des tubes plus ou moins vides a paroi mince. Les tubes ont ete places en plusieurs endroits entre les barres, dans une seule cartouche formee de sept barres en grappe et pratiquement identique aux cartouches de combustible de la deuxieme charge. Cette experience permet de determiner comment la reactivite varie en fonction du volume cavitaire relatif et de l'emplacement des bulles dans le canal du refroidisseur. L'experience a ete effectuee dans le reacteur NORA de puissance zero, avec un coeur compose de 36 cartouches de la deuxieme charge de HBWR et dans une geometrie de reseau identique a celle de ce reacteur. L'auteur a observe comment l'effet cavitaire variait avec la temperature dans un ensemble de puissance zero avec le cceur a 100 cartouches de HBWR. Dans une seule cartouche, il a abaisse le niveau de l'eau a l'interieur du canal de refroidissement a des niveaux differents et mesure l'effet de cette perturbation sur la reactivite a differentes temperatures comprises entre 50 et 220 Degree-Sign C. L'auteur a mesure l'effet cavitaire, a l'interieur de HBWR et dans les conditions de puissance, en fonction de la puissance nucleaire a des temperatures differentes du ralentisseur comprises entre 150 et 230 Degree-Sign C et, a la. temperature la plus elevee, pour des puissances allant jusqu'a 16 MW. Le coefficient cavitaire est une quantite qu'il importe de connaitre lorsqu'on veut determiner le comportement dynamique d'un reacteur a eau bouillante. Or, la determination theorique de cette quantite est difficile du fait qu'il faut connaitre en detail la repartition des cavites dans le coeur. Cette repartition dans les conditions de puissance ne se prete pas facilement a une determination experimentale de sorte que les experiences avec vide simule conviennent mieux pour verifier les calculs de physique des reacteurs portant sur les effets cavitaires. Les donnees de ces experiences ont ete comparees aux resultats theoriques. On a applique la theorie de la diffusion a deux groupes et on peut conclure qu'il y a bon accord entre la theorie et l'experience en ce qui concerne les perturbations dans les parametres du reseau pour un coefficient cavitaire egal a 1, tant aux basses qu'aux hautes temperatures. Toutefois, pour les valeurs intermediaires du coefficient cavitaire, l'accord est moins bon. Pour le calcul macroscopique de l'effet sur la reactivite, on utilise une theorie de perturbation. (author) [Spanish] La ebullicion que se produce en el interior de los canales refrigerantes de la segunda carga de combustible del reactor de agua pesada hirviente de Halden provoca efectos de cavitacion que afectan a la reactividad. Este efecto se ha medido tanto en experimentos con vacio simulado de potencia nula como en condiciones de regimen normal. Los experimentos con vacio simulado consistieron en medir las alteraciones de la reactividad al introducir hasta diversas profundidades tubos vacios de paredes delgadas, que se colocaron en distintas posiciones entre las piezas de union de un haz combustible de siete barras, practicamente identico a los que constituyen la segunda carga de combustible. Este experimento permite investigar las variaciones de la reactividad en funcion del volumen relativo de los vacios y de la posicion de las burbujas de vapor en el canal refrigerante. Se ejecuto en el conjunto noruego de energia nula, NORA, con un cuerpo consistente en 36 elementos de la segunda carga dispuestos en un reticulado de geometria identica a la del reactor HBWR. El autor estudio la variacion del efecto de cavitacion en funcion de la temperatura en un conjunto de potencia nula provisto de 100 elementos combustibles. En un elemento redujo el nivel de agua en el interior del canal refrigerante a varios valores y midio el efecto que ejercia esta perturbacion sobre la reactividad a temperaturas comprendidas entre 50 Degree-Sign C y 220 Degree-Sign C. El efecto de los huecos sobre la reactividad a regimen normal se ha medido en el reactor HBWR en funcion de la potencia para temperaturas del moderador que oscilaron entre 150 Degree-Sign C y 230 Degree-Sign C, alcanzandose a esta ultima temperatura hasta unos 16 MW. El coeficiente de cavitacion en regimen normal constituye un parametro que conviene conocer cuando se trate de determinar el comportamiento dinamico de un reactor de agua hirviente. Sin embargo, su determinacion teorica se complica por el hecho de que es preciso conocer la distribucion de las cavidades en el cuerpo. Tampoco es facil determinarla por via experimental con exactitud cuando el reactor funciona a regimen normal y, por tanto, los calculos de fisica de los reactores de los efectos de las cavidades se comprueban mejor simulando los huecos experimentalmente. Se han efectuado comparaciones preliminares entre los resultadas de esos experimentos y los datos teoricos. Los calculos se realizan por una teoria de difusion de dos grupos y se aprecia que los resultados teoricos y experimentales sobre las perturbaciones de los parametros del reticulado, para un volumen relativo de los vacios igual a 1, concuerdan satisfactoriamente tanto a temperaturas bajas como a temperaturas elevadas. La concordancia es menos satisfactoria para valores intermedios del volumen relativo de los vacios. El efecto de reactividad se calcula macroscopicamente mediante una teoria de las perturbaciones. (author) [Russian] Jeffekt reaktivnosti pustot, vyzvannyh kipeniem v kanalah dlja teplonositelja vo vtoroj zagruzke Haldejskogo kipjashhego tjazhelovodnogo reaktora (HBWR) byl izmeren kak v jeksperimentah nulevoj moshhnosti s imitaciej pustot, tak i v uslovijah fakticheskoj moshhnosti. Jeksperimenty s imitirovannymi pustotami sostojali v izmerenii jeffekta reaktivnosti pustotnyh kolonn, vvodimyh v tonkostennye trubki na razlichnuju glubinu. Trubki byli ustanovleny v raznyh polozhenijah mezhdu prodol'nymi rebrami v odinochnoj sborke, sostojashhej iz semi sterzhnej, prakticheski identichnoj normal'nym toplivnym jelementam vtoroj zagruzki. Jetot jeksperiment pozvolil izuchit' zavisimost' reaktivnosti ot pustogo ob{sup e}ma, a takzhe zavisimost' reaktivnosti ot polozhenija puzyr'kov para v kanale dlja teplonositelja. Jeksperiment byl vypolnen na norvezhskoj ustanovke nulevoj moshhnosti NORA s aktivnoj zonoj iz 36 jelementov vtoroj zagruzki i s geometriej reshetki, analogichnoj geometrii reshetki reaktora HBWR. Temperaturnaja zavisimost' pustotnogo jeffekta byla izuchena na jeksperimental'noj ustanovke nulevoj moshhnosti, imevshej aktivnuju zonu Iz 100 toplivnyh jelementov reaktora HBWR. V odinochnom toplivnom jelemente uroven' vody v kanale dlja teplonositelja snizhalsja do razlichnyh glubin i vlijanie na reaktivnost' jetogo otklonenija ot normal'nyh uslovij izmerjalos' pri razlichnyh temperaturah a intervale temperatur 50 -220eS. Vlijanie pustotnoj reaktivnosti na moshhnost' bylo izmereno na reaktore HBWR kak funkcija jadernoj jenergii pri razlichnyh temperaturah zamedlitelja v diapazone 150 -230e S pri moshhnostjah do 16mgvt (pri samoj vysokoj temperature). Kojefficient pustotnoj reaktivnosti na moshhnosti javljaetsja vazhnym pokazatelem pri opredelenij dinamicheskogo povedenija kipjashhego reaktora. Odnako teoreticheskoe opredelenie jetogo pokazatelja uslozhnjaetsja tem, chto neobhodimo znat' raspredelenie pustot v aktivnoj zone, podrobnye dannye o vlijanii raspredelenija pustot na moshhnost' trudno poddajutsja jeksperimental'nomu opredeleniju, i pojetomu jeksperimenty s imitirovannymi pustotami byli prigodny dlja proverki raschetov jeffektov pustoty. Dlja jetih jeksperimentov delajutsja predvaritel'nye teoreticheskie sravnenija. Primenjaetsja dvugruppovaja teorija diffuzii, i mozhno sdelat' vyvod o tom, chto dostignuta spravedlivaja soglasovannost' mezhdu teoriej i jeksperimentom dlja perturbacij v parametrah reshetki pri pustotnoj chasti ravnoj edinice pri nizkoj i vysokoj temperaturah. Odnako dlja promezhutochnyh pustotnyh chastej ustanovlena menee udovletvoritel'naja soglasovannost'. Dlja makroskopicheskogo rascheta jeffekta reaktivnost' primenjaetsja teorija vozmushhenij. (author)}
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