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High-Temperature Gas-Cooled Reactor Critical Experiment and its Application to Thorium Absorption Rates; Experience Critique pour l'Etude d'un Reacteur a Haute Temperature, Refroidi par un Gaz et son Application a la Determination des Taux d'Absorption du Thorium; Kriticheskij opyt, postavlennyj na vysokotemperaturnom reaktore s gazovym okhlazhdeniem, i primenenie ego dlya opredeleniya stepeni pogloshcheniya toriya; Experimento Critico Efectuado en un Reactor de Elevada Temperatura Refrigerado por Gas y su Aplicacion para Calcular los Indices de Absorcion del Torio

Abstract

In developing the concept of the HTGR and its first prototype at Peach Bottom, General Atomic made the decision that a critical experiment was required to provide adequately certain necessary input data for the nuclear analysis. The specific needs of the nuclear design theory for input data relating to thorium absorptions led to an experimental design consisting of a central lattice-type critical assembly with surrounding buffer and driver regions. This type of assembly, in which the spectrum of interest can be established in the relatively small central lattice having a desired geometry, provides a useful tool for obtaining a variety of input data for nuclear analysis surveys of new concepts. The particular advantages of this approach over that of constructing a mock-up assembly will be discussed, as well as the role of the theory in determining what experiments are most useful and how these experiments are then used in verifying design techniques. Two relatively new techniques were developed for use in the lattice assembly. These were a reactivity oscillation technique for determining the thorium Doppler coefficient, and an activation technique for determining both the resonance integral of thorium dispersed in graphite and its temperature dependence (activation Doppler coefficient). The Doppler  More>>
Authors:
Bardes, R. G.; Brown, J. R.; Drake, M. K.; Fischer, P. U.; Pound, D. C.; Sampson, J. B.; Stewart, H. B. [1] 
  1. General Dynamics Corporation,San Diego, CA (United States)
Publication Date:
Apr 15, 1964
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-42/37
Resource Relation:
Conference: Symposium on Exponential and Critical Experiments, Amsterdam (Netherlands), 2-6 Sep 1963; Other Information: 18 refs., 13 figs., 6 tabs.; Related Information: In: Exponential and Critical Experiments. Vol. III. Proceedings of the Symposium on Exponential and Critical Experiments| 494 p.
Subject:
21 SPECIFIC NUCLEAR REACTORS AND ASSOCIATED PLANTS; CADMIUM; DESIGN; DOPPLER COEFFICIENT; FUEL ELEMENTS; GOLD; GRAPHITE; HEATING; HTGR TYPE REACTORS; OSCILLATIONS; REACTOR PHYSICS; RESONANCE; RESONANCE INTEGRALS; STANDARDS; TEMPERATURE DEPENDENCE; THORIUM; VANADIUM; ZERO POWER REACTORS
OSTI ID:
22123047
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Contract Number:
Contract AT(04-3)-314
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M2703078849
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 35-60
Announcement Date:
Aug 30, 2013

Citation Formats

Bardes, R. G., Brown, J. R., Drake, M. K., Fischer, P. U., Pound, D. C., Sampson, J. B., and Stewart, H. B. High-Temperature Gas-Cooled Reactor Critical Experiment and its Application to Thorium Absorption Rates; Experience Critique pour l'Etude d'un Reacteur a Haute Temperature, Refroidi par un Gaz et son Application a la Determination des Taux d'Absorption du Thorium; Kriticheskij opyt, postavlennyj na vysokotemperaturnom reaktore s gazovym okhlazhdeniem, i primenenie ego dlya opredeleniya stepeni pogloshcheniya toriya; Experimento Critico Efectuado en un Reactor de Elevada Temperatura Refrigerado por Gas y su Aplicacion para Calcular los Indices de Absorcion del Torio. IAEA: N. p., 1964. Web.
Bardes, R. G., Brown, J. R., Drake, M. K., Fischer, P. U., Pound, D. C., Sampson, J. B., & Stewart, H. B. High-Temperature Gas-Cooled Reactor Critical Experiment and its Application to Thorium Absorption Rates; Experience Critique pour l'Etude d'un Reacteur a Haute Temperature, Refroidi par un Gaz et son Application a la Determination des Taux d'Absorption du Thorium; Kriticheskij opyt, postavlennyj na vysokotemperaturnom reaktore s gazovym okhlazhdeniem, i primenenie ego dlya opredeleniya stepeni pogloshcheniya toriya; Experimento Critico Efectuado en un Reactor de Elevada Temperatura Refrigerado por Gas y su Aplicacion para Calcular los Indices de Absorcion del Torio. IAEA.
Bardes, R. G., Brown, J. R., Drake, M. K., Fischer, P. U., Pound, D. C., Sampson, J. B., and Stewart, H. B. 1964. "High-Temperature Gas-Cooled Reactor Critical Experiment and its Application to Thorium Absorption Rates; Experience Critique pour l'Etude d'un Reacteur a Haute Temperature, Refroidi par un Gaz et son Application a la Determination des Taux d'Absorption du Thorium; Kriticheskij opyt, postavlennyj na vysokotemperaturnom reaktore s gazovym okhlazhdeniem, i primenenie ego dlya opredeleniya stepeni pogloshcheniya toriya; Experimento Critico Efectuado en un Reactor de Elevada Temperatura Refrigerado por Gas y su Aplicacion para Calcular los Indices de Absorcion del Torio." IAEA.
@misc{etde_22123047,
title = {High-Temperature Gas-Cooled Reactor Critical Experiment and its Application to Thorium Absorption Rates; Experience Critique pour l'Etude d'un Reacteur a Haute Temperature, Refroidi par un Gaz et son Application a la Determination des Taux d'Absorption du Thorium; Kriticheskij opyt, postavlennyj na vysokotemperaturnom reaktore s gazovym okhlazhdeniem, i primenenie ego dlya opredeleniya stepeni pogloshcheniya toriya; Experimento Critico Efectuado en un Reactor de Elevada Temperatura Refrigerado por Gas y su Aplicacion para Calcular los Indices de Absorcion del Torio}
author = {Bardes, R. G., Brown, J. R., Drake, M. K., Fischer, P. U., Pound, D. C., Sampson, J. B., and Stewart, H. B.}
abstractNote = {In developing the concept of the HTGR and its first prototype at Peach Bottom, General Atomic made the decision that a critical experiment was required to provide adequately certain necessary input data for the nuclear analysis. The specific needs of the nuclear design theory for input data relating to thorium absorptions led to an experimental design consisting of a central lattice-type critical assembly with surrounding buffer and driver regions. This type of assembly, in which the spectrum of interest can be established in the relatively small central lattice having a desired geometry, provides a useful tool for obtaining a variety of input data for nuclear analysis surveys of new concepts. The particular advantages of this approach over that of constructing a mock-up assembly will be discussed, as well as the role of the theory in determining what experiments are most useful and how these experiments are then used in verifying design techniques. Two relatively new techniques were developed for use in the lattice assembly. These were a reactivity oscillation technique for determining the thorium Doppler coefficient, and an activation technique for determining both the resonance integral of thorium dispersed in graphite and its temperature dependence (activation Doppler coefficient). The Doppler coefficient measurement by reactivity oscillation utilized the entire central fuel element in a technique which permitted heating this fuel element to 800 Degree-Sign F and accurately subtracting experimentally the thermal-base effects, that is, those effects not contributing to the thorium resonance capture. Comparison of results with theory for a range of conditions shows excellent agreement. The measurement of the thorium resonance integral and its temperature dependence will be described. The technique developed for measuring resonance capture makes use of gold as the standard and vanadium as die material giving the 1/v absorption rate. This technique is dictated by the fact that the thorium is dispersed in graphite and the usual cadmium-ratio technique is difficult to apply. Comparison of experimental and theoretical results shows excellent agreement over a range of variables. In addition, the results of both activation and reactivity measurements of Doppler coefficient are in agreement, a fact which is felt to be significant in view of the disparity between results from these two techniques in the literature. (author) [French] Lors de l'etude du reacteur HTGR a haute temperature refroidi par un gaz, et de son premier prototype a Peach Bottom, la General Atomic Division de la societe General Dynamics a decide qu'il fallait proceder a une experience critique pour obtenir certaines donnees d'entree necessaires pour l'analyse nucleaire. Aux fins de l'etude nucleaire theorique, les besoins particuliers en donnees d'entree relatives aux absorptions par le thorium ont amene les ingenieurs a concevoir un assemblage experimental critique compose d'un reseau central entoure d*une region tampon et d'une region de commande. Ce type.d'assemblage, dans lequel on peut creer le spectre a mesurer dans le reseau central relativement petit ayant la geometrie voulue, permet d'obtenir des donnees d'entree tres diverses pour les etudes de projets nouveaux, au point de vue de l'analyse nucleaire. Le memoire indique les avantages particuliers que presente cette methode par rapport a celle qiu consiste a construire une maquette, ainsi que le role de la theorie pour determiner quelles experiences sont le plus utiles et comment utiliser ensuite ces experiences dans la verification des procedes d'etude. Les auteurs ont mis au point deux methodes relativement nouvelles qui peuvent etre utilisees avec l'assemblage decrit ci-dessus: une methode d'oscillation de la reactivite pour determiner le coefficient Doppler pour le thorium; une methode d'activation pour determiner a la fois l'integrale de resonance pour le thorium disperse dans le graphite et ses variations en fonction de la temperature (coefficient Doppler d'activation). Pour mesurer le coefficient Doppler par oscillation de la reactivite, on se sert de la totalite de la cartouche centrale au cours d'une operation qui permet de la porter a une temperature pouvant atteindre 425 Degree-Sign C et d'eliminer experimentalement les effets qui ne contribuent pas a la capture de neutrons de resonance par le thorium. Pour toute une gamme d'experiences, les resultats obtenus concordent bien avec les resultats theoriques. Le memoire decrit la mesure de l'integrale de resonance pour le thorium et ses variations en fonction de la temperature. Dans le procede que l'on a mis au point pour mesurer la capture de resonance, on utilise l'or comme etalon et le vanadium comme matiere donnant le taux d'absorption en 1/v. Ce procede a ete choisi parce que le thorium est disperse dans le graphite et qu'il est difficile d'appliquer le procede habituel du rapport cadmium. Les resultats empiriques concordent bien avec les resultats theoriques dans une large gamme de variables. En outre, les resultats des mesures du coefficient Doppler par les deux methodes (oscillation de la reactivite et activation) concordent. Les auteurs estiment que ce fait merite d'etre releve, car dans les ouvrages publies jusqu'ici ces deux procedes donnaient des resultats differents. (author) [Spanish] Al definir los principios teoricos del reactor de elevada temperatura refrigerado por gas, y de su primer prototipo en Peach Bottom, la General Atomic decidio efectuar un experimento critico con miras a reunir ciertos datos de entrada requeridos para el analisis nuclear. Debido a las necesidades especificas de la teoria de las construcciones nucleares, en lo que atane a los datos de entrada acerca de la absorcion del torio, los autores elaboraron un sistema experimental formado por un conjunto critico con reticulado central rodeado por una region amortiguadora y otra activado'. Este tipo de conjunto, en el que el espectro que se ha de analizar puede limitarse al reticulado central relativamente pequeno, y cuya geometria puede determinarse a voluntad, permite obtener diversos datos de entrada para los estudios relativos a analisis nucleares de instalaciones nuevas. Los autores describen las ventajas de este metodo en comparacion con el de una maqueta y la funcion de la teoria, consistente en determinar cuales son los experimentos mas utiles y la manera en que deben utilizarse para comprobar los proyectos. Los autores elaboraron dos tecnicas relativamente nuevas para su utilizacion en un conjunto dotado de reticulado. Una se basa en la tecnica de oscilacion de la reactividad para determinar el coeficiente Doppler correspondiente al torio, y la otra en la activacion para determinar la integral de resonancia del torio dispersado en el grafito y su variacion en funcion de la temperatura (coeficiente Doppler de activacion). Para medir el coeficiente Doppler por oscilacion de la reactividad, se utilizo todo el elemento combustible situado en el centro, calentando este elemento hasta 800 Degree-Sign F y procediendo a una sustraccion experimental exacta de los efectos que no contribuyen a la captura por resonancia en el torio. Los resultados obtenidos concuerdan satisfactoriamente con los valores teoricos en diversas condiciones. Los autores describen la medicion de la integral de resonancia en el torio y su variacion en funcion de la temperatura. En la tecnica que han elaborado para medir la captura por resonancia, se utiliza oro como patron y vanadio como el material que cumple la ley 1/v. La eleccion de esta tecnica obedece al hecho de que el torio se dispersa en el grafito y a la dificultad de aplicar el metodo basado en la razon cadmica. Los resultadoe experimentales concuerdan con los teoricos en diversas condiciones. Asimismo, concuerdan entre si las mediciones del efecto Doppler efectuadas por activacion y la realizadas por determinacion de la reactividad, lo que se considera significativo debido a que en las obras publicadas subsiste cierta divergencia en los resultados obtenidos con ambas tecnicas. (author) [Russian] Pri razrabotke idei reaktora HTGR i ego pervogo prototipa v Pich- Bottome prishli k resheniju o neobhodimosti obespechit' sootvetstvujushhie ishodnye dannye dlja provedenija jadernogo analiza. Konkretnye potrebnosti teorii jadernogo proektirovanija na ishodnyh dannyh otnositel'no pogloshhenija torija priveli k sozdaniju jeksperimental'nogo proekta, sostojashhego iz kriticheskoj sborki tipa sborki s central'noj reshetkoj s okruzhajushhim ammortizatorom i peredvizhnymi aktivnymi zonami. Sborka takogo tipa, v kotoroj v sravnitel'no nebol'shoj central'noj reshetke s zhelaemoj geometriej mozhet byt' ustanovlen predstavljajushhij interes spektr, javljaetsja poleznoj ustanovkoj dlja poluchenija raznoobraznyh ishodnyh dannyh v celjah provedenija jadernogo analiza novyh idej. Obsuzhdajutsja konkretnye preimushhestva jetogo metoda po sravneniju so stroitel'stvom sborki-modeli, a takzhe rol' teorii v opredelenii, kakie opyty javljajutsja naibolee poleznymi i kak jeti opyty zatem ispol'zujutsja pri proverke metodov proektirovanija. - Byli razrabotany dva sravnitel'no novyh metoda dlja ispol'zovanija v sborke reshetok - metod izmerenija kolebanij reaktivnosti dlja opredelenija kojefficienta Dopplera dlja torija i metod aktivacii dlja opredelenija kak rezonansnogo integrala torija, dispergirovannogo v grafite, tak i ego zavisimosti ot temperatury (kojefficient aktivacii Dopplera). Pri izmerenii kojefficienta Dopplera putem opredelenija kolebanij reaktivnosti ves' central'nyj toplivnyj jelement ispol'zovalsja takim obrazom, chto byla vozmozhnost' osushhestvit' nagrev toplivnogo jelementa do 800 Registered-Sign F i tochno opredelit' opytnym putem teplovye jeffekty, t.e. te jeffekty, kotorye ne okazyvajut vlijanija na velichinu rezonansvogo zahvata torija. Sravnenie rezul'tatov s teoriej dlja rjada uslovij svidetel'stvuet o prekrasnom soglasovanii. Daetsja opisanie izmerenija rezonansnogo integrala torija i ego zavisimosti ot temperatury. Pri jetom metode dlja izmerenija rezonansnogo zahvata v kachestve standarta ispol'zuetsja zoloto, a v kachestve materiala, dajushhego velichinu pogloshhenija, podchinjajushhujusja zakonu 1/v, -vanadij. Jetot metod obuslovlivaetsja tem faktom, chto torij dispergiruetsja v grafite i trudno primenjat' obychnyj metod kadmievogo otnoshenija. Sravnenie jeksperimental'nyh i teoreticheskih rezul'tatov svidetel'stvuet o prekrasnom soglasvi vo vsem diapazone peremennyh.. Krome togo, soglasujutsja rezul'taty izmerenija kojefficienta Dopplera kak metodom aktivacii, tak i metodom opredelenija reaktivnosti,-fakt, kotoryj, kak polagajut, javljaetsja vazhnym vvidu nalichija rashozhdenija mezhdu rezul'tatami primenenija jetih dvuh metodov, imejushhimisja v literature. (author)}
place = {IAEA}
year = {1964}
month = {Apr}
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