You need JavaScript to view this

Use of the Neutron Die-Away Technique to Test Control Rod Effectiveness Theories; Emploi de la Methode d'Absorption des Neutrons pour Verifier les Theories sur l'Efficacite des Barres de Commande; Ispol'zovanie metoda spada potoka nejtronov dlya proverki teorij ehffektivnosti reguliruyushchikh sterzhnej; Aplicacion de la Tecnica de Extincion Neutronica a la Verificacion de las Teorias sobre la Eficacia de las Barras de Control

Conference:

Abstract

The calculation of control tod effectiveness is complicated by its dependence on both the neutron energy distribution and the geometry of the assembly. When one compares the theory with experimental results obtained from either reactors or subcritical systems, difficulties arise in the comparison because of the intrinsic complexity of such systems. The neutron die-away technique affords the possibility of having an all-thermal neutron model, in which the neutron energy distribution can be separated from spatial effects. Hence, the geometrical factor of the control rod effectiveness can be studied without regard to the details of the neutron spectrum, and the results compared with a clean, simple experimental set-up. The method is based on the fact that in a neutron die- away experiment of the type described here, the buckling of the assembly is related to the decay constant of the fundamental mode by B{sup 2} = ({lambda} - {lambda}{sub a})/D {lambda}{sub a} = inverse lifetime of the neutrons in moderator (s{sup -1}) D = diffusion constant (cm{sup 2}/s). The moderating assemblies used for these experiments were rectangular prisms of beryllium, built in several sizes from small (2.54 cm high, 7.3 cm square) blocks. Three types of cadmium control rods were used:  More>>
Authors:
Perez, R. B.; [1]  De Saussure, G.; Silver, E. G.; [1]  Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (United States)]
  1. University of Florida, Gainesville, FL (United States)
Publication Date:
Apr 15, 1964
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-42/44
Resource Relation:
Conference: Symposium on Exponential and Critical Experiments, Amsterdam (Netherlands), 2-6 Sep 1963; Other Information: 12 refs., 5 tabs., 1 figs.; 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; BERYLLIUM; BUCKLING; CADMIUM; CONTROL ELEMENTS; CONTROL ROD WORTHS; COST; DIFFUSION; ENERGY SPECTRA; MEAN FREE PATH; MODERATORS; NEUTRON SPECTRA; REACTOR PHYSICS; RODS; THERMAL NEUTRONS; TRANSFORMATIONS
OSTI ID:
22127311
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M2713082390
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 241-257
Announcement Date:
Sep 12, 2013

Conference:

Citation Formats

Perez, R. B., De Saussure, G., Silver, E. G., and Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (United States)]. Use of the Neutron Die-Away Technique to Test Control Rod Effectiveness Theories; Emploi de la Methode d'Absorption des Neutrons pour Verifier les Theories sur l'Efficacite des Barres de Commande; Ispol'zovanie metoda spada potoka nejtronov dlya proverki teorij ehffektivnosti reguliruyushchikh sterzhnej; Aplicacion de la Tecnica de Extincion Neutronica a la Verificacion de las Teorias sobre la Eficacia de las Barras de Control. IAEA: N. p., 1964. Web.
Perez, R. B., De Saussure, G., Silver, E. G., & Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (United States)]. Use of the Neutron Die-Away Technique to Test Control Rod Effectiveness Theories; Emploi de la Methode d'Absorption des Neutrons pour Verifier les Theories sur l'Efficacite des Barres de Commande; Ispol'zovanie metoda spada potoka nejtronov dlya proverki teorij ehffektivnosti reguliruyushchikh sterzhnej; Aplicacion de la Tecnica de Extincion Neutronica a la Verificacion de las Teorias sobre la Eficacia de las Barras de Control. IAEA.
Perez, R. B., De Saussure, G., Silver, E. G., and Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (United States)]. 1964. "Use of the Neutron Die-Away Technique to Test Control Rod Effectiveness Theories; Emploi de la Methode d'Absorption des Neutrons pour Verifier les Theories sur l'Efficacite des Barres de Commande; Ispol'zovanie metoda spada potoka nejtronov dlya proverki teorij ehffektivnosti reguliruyushchikh sterzhnej; Aplicacion de la Tecnica de Extincion Neutronica a la Verificacion de las Teorias sobre la Eficacia de las Barras de Control." IAEA.
@misc{etde_22127311,
title = {Use of the Neutron Die-Away Technique to Test Control Rod Effectiveness Theories; Emploi de la Methode d'Absorption des Neutrons pour Verifier les Theories sur l'Efficacite des Barres de Commande; Ispol'zovanie metoda spada potoka nejtronov dlya proverki teorij ehffektivnosti reguliruyushchikh sterzhnej; Aplicacion de la Tecnica de Extincion Neutronica a la Verificacion de las Teorias sobre la Eficacia de las Barras de Control}
author = {Perez, R. B., De Saussure, G., Silver, E. G., and Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN (United States)]}
abstractNote = {The calculation of control tod effectiveness is complicated by its dependence on both the neutron energy distribution and the geometry of the assembly. When one compares the theory with experimental results obtained from either reactors or subcritical systems, difficulties arise in the comparison because of the intrinsic complexity of such systems. The neutron die-away technique affords the possibility of having an all-thermal neutron model, in which the neutron energy distribution can be separated from spatial effects. Hence, the geometrical factor of the control rod effectiveness can be studied without regard to the details of the neutron spectrum, and the results compared with a clean, simple experimental set-up. The method is based on the fact that in a neutron die- away experiment of the type described here, the buckling of the assembly is related to the decay constant of the fundamental mode by B{sup 2} = ({lambda} - {lambda}{sub a})/D {lambda}{sub a} = inverse lifetime of the neutrons in moderator (s{sup -1}) D = diffusion constant (cm{sup 2}/s). The moderating assemblies used for these experiments were rectangular prisms of beryllium, built in several sizes from small (2.54 cm high, 7.3 cm square) blocks. Three types of cadmium control rods were used: thin 0.476 cm diameter rods; a cruciform-section rod; and hollow ''thick'' rods 7.3 cm x 7.3 cm crosssection. The theoretical schemes tested were: (1) Nordheim-Scalettar (2) Hurwitz-Roe (3) Numerical Diffusion Code. The-effect of a cruciform absorber was computed by using the Hurwitz-Roe conformal transformation technique and value of 0.0188 cm{sup -2} was found for the buckling which compares with the experimental results of 0.0187 {+-} 0.0006 cm{sup -2}. For the thick rods, both Nordheim-Scalettar and the diffusion code overestimated the experimental results by about 10%. However, the interaction between thick rods was correctly predicted by both methods. For thin rods, the Nordheim-Scalettar technique was extremely accurate. The disagreement found for the thick rods is to be expected when diffusion theory is used to describe the effect of absorbers with cross-sectional dimensions comparable to the neutron mean free path in the moderator. Measurements with rods of intermediate sizes are being carried out to determine the point at which diffusion theory becomes inadequate. (author) [French] Le calcul de l'efficacite des barres de commande se trouve complique par le fait qu'elle depend a la fois de la repartition energetique des neutrons et de la geometrie de l'ensemble. La comparaison entre la theorie et les resultats experimentaux obtenus sur des reacteurs ou des systemes sous- critiques souleve des difficultes, en raison de la complexite intrinseque de ces systemes. La methode d'absorption des neutrons permet d'utiliser un modele a neutrons exclusivement thermiques, dans lequel on peut dissocier la repartition energetique des neutrons.des effets spatiaux. Il s'ensuit que l'on peut etudier ie facteur geometrique de l'efficacite de la barre de commande sans ten ir compte des details du spectre des neutrons, et comparer les resultats a un dispositif experimental simple non empoisonne. La methode est fondee sur le fait que, dans une experience d'absorption des neutrons du genre de celle que decrivent les autetits, le laplacien de l'ensemble est fonction de la constante de decroissance du mode fondamental. B{sup 2} = ({lambda} - {lambda}{sub a})/D {lambda}{sub a} = inverse de la periode des neutrons dans le moderateur (s{sup -1}) D = constante de diffusion (cm{sup 2}/s) Le milieu ralentisseur utilise pour ces experiences etait constitue par des prismes rectangulaires de. beryllium, de dimensions diverses, dont les plus petits etaient des blocs de 2,54 cm de haut et 7,3 de cote. Trois types de barres de cadmium ont ete utilises: des barres minces de 0,476 cm de diametre, une barre de section cruciforme, et des barres creuses et 'epaisses' ayant une section carree de 7,3 de ctfte. Les theories, qui ont ete verifiees sont celles de: 1. Nordheim-Scalettar, 2. Hurwitz-Roe, 3. et celle du code de diffusion numerique. Les auteurs ont calcule l'effet des barres cruciformes a l'aide de la methode de transformation conforme de Hurwitz-Roe et ont trouve pour le laplacien la valeur de 0,0188 cm{sup -2} qui est voisine du resultat de l'experience, 0,0187 {+-} 0,0006 cm-2. Pour les barres epaisses, les previsions de la theorie de Nordheim-Scallettar et de la theorie du code de diffusion depassent les resultats experimentaux d'environ lOyeo. Les deux methodes ont toutefois etabli des previsions correctes en ce qui concerne l'interaction entre les barres epaisses. Pour les barres minces, la methode Nordheim-Scalettar est extremement precise. On peut s'attendre a trouver l'ecart constate pour les barres epaisses, lorsqu'on utilise la theorie de diffusion pour calculer l'effet des barres ayant une section de dimensions comparables a celle du libre parcours moyen des neutrons dans le ralentisseur. On procede actuellement a des mesures avec des banes de dimensions intermediaires pour determiner le point a partir duquel la theorie de la diffusion n'est plus valable. (author) [Spanish] El calculo de la eficacia de las barras de control se complica por el hecho de que esta depende a la vez de la distribucion de las energias neutronicas y de la geometria del conjunto. Cuando se trata de comparar los datos teoricos con los resultados experimentales obtenidos en otros reactores o en sistemas subcriticos, surgen dificultades derivadas de la complejidad intrinseca de tales sistemas. La tecnica de la extincion neutronica brinda la posibilidad de establecer un modelo neutronico integramente termico, en el cual el efecto de la distribucion de energias neutronicas se puede separar de los efectos espaciales. Por lo tanto, es dable estudiar el factor geometrico de la eficacia de las barras de control sin reparar en las caracteristicas del espectro neutronico y luego es posible referir los resultados a un conjunto experimental limpio y simple. El metodo se basa en el hecho de que, en un experimento de extincion neutronica del tipo descrito por los autores, el laplaciano del conjunto esta relacionado con la constante de desintegracion del modo fundamental por la formula: B{sup 2} = ({lambda} - {lambda}{sub a})/D donde {lambda}{sub a} es la inversa del periodo de los neutrones en el moderador (s{sup -1}) y D es la constante de difusion (cm{sup 2}/s). En estos experimentos se usaron como conjuntos moderadores prismas rectangulares de berilio, de diversos tamaflos, constituidos mediante pequenos bloques (de 2,54 cm de altura y base cuadrada de 7,3 cm de lado). Se utilizaron tres tipos de barras de control de cadmio: barras finas de 0,476 cm de diametro, barras de seccion cruciforme y barras 'gruesas' huecas de 7,3 x 7,3 cm de seccion transversal. Se verificaron los siguientes planteos teoricos: 1. Nordheim-Scalettar. 2. Hurwitz-Roe. 3. Una clave numerica de difusion. Se calculo el efecto de un absorbente cruciforme utilizando la tecnica de transformacion conformai de Hurwitz-Roe y se hallo para el laplaciano el valor 0,0188 cm{sup -2}, mientras que el resultado experimental respectivo era 0,0187 {+-} 0,0006 cm{sup -2}. En el caso de las barras 'gruesas' , los resultados obtenidos con el procedimiento Nordheim-Scalettar y con la clave de difusion superaron a los resultados experimentales en un 10%, aproximadamente. No obstante, la interaccion entre las barras gruesas se calculo correctamente por ambos metodos. Para las barras delgadas, el procedimiento de Nordheim-Scalettar da resultados sumamente exactos. No es sorprendente la discrepancia observada en el caso de las barras gruesas pues es facil que surja cuando se aplica la teoria de la difusion para describir el efecto de los absorbentes cuyas secciones transversales tienen dimensiones de orden comparable al recorrido libre medio de los neutrones en el moderador. Los autores efectuan actualmente determinaciones con barras de dimensiones intermedias, a fin de averiguar el limite de aplicacion de la teoria de la difusion. (author) [Russian] Raschety jeffektivnosti regulirujushhih sterzhnej uslozhnjajutsja ih zavisimost'ju kak ot raspredelenija jenergij nejtronov, tak m ot geometrii sborki. Pri sravnenii teoreticheskih dannyh s rezul'tatami jeksperimentov, provedennyh na reaktorah ili kriticheskih sistemah, voznikajut trudnosti, svjazannye s vnutrennej slozhnost'ju takih sistem. Metod spada potoka nejtronov pozvoljaet poluchit' model' vseh teplovyh nejtronov, v kotoroj raspredelenie jenergii nejtronov mozhet byt' otdeleno ot prostranstvennyh jeffektov. Pojetomu geometricheskij faktor jeffektivnosti regulirujushhego sterzhnja mozhet byt' izuchen bez ucheta detalej nejtronnogo spektra, a rezul'taty mogut byt' sravneny s rezul'tatami chistoj prostoj jeksperimental'noj ustanovki. Metod osnovan na tom fakte, chto v jeksperimente s zamiraniem nejtronov, kak on zdes' opisan, laplasian sborki svjazan s postojannoj raspada osnovnogo vida po formuljo: B{sup 2} = ({lambda} - {lambda}{sub a})/D {lambda}{sub a} gde Ha-obratnyj poluperiod nejtronov v zamedlitele (sek-1 ); D- postojannaja diffuzii (sm2 'sek-1 ). V zamedljajushhih sborkah, ispol'zuemyh dlja jetih jeksperimentov, imelis' prjamougol'nye berillievye prizmy razlichnyh razmerov, sostavlennye iz nebol'shih (7,3 h 7,3 h 5,24 sm) blokov. Ispol'zovalis' tri vida kadmievyh regulirujushhih sterzhnej: tonkie diametrom 0,476sm, krestoobraznye i polye ''tolstye'' sterzhni secheniem 7,3 X 7,3sm. Byli provereny sledujushhie teoreticheskie shemy: 1) Nordhejma -Skalettara; 2) Hurvitca-Roe; 3) Cifrovoj hod diffuzii. Jeffekt krestoobraznogo poglotitelja byl raschitan s pomoshh'ju metoda konformnogo preobrazovanija Hurvitca-Roe. Dlja laplasiana bylo polucheno znachenie 0,0188sm{sup -2}, chto sravnimo s jeksperimental'nymi rezul'tatami, sostavivshimi 0,0187 {+-} 0,0006 cm{sup -2}. Znachenija, poluchennye dlja tolstyh sterzhnej s pomoshh'ju shemy Nordhejma -Skalettara i koda diffuzii byli vyshe jeksperimental'nyh rezul'tatov pochti na 10% . Odnako vzaimodejstvie mezhdu tolstymi sterzhnjami bylo pravil'no predskazano s pomoshh'ju oboih metodov. Dlja tonkih sterzhnej chrezvychajno tochnye rezul'taty byli polucheny po metodu Nordhejma- Skalettara. Rashozhdenija rezul'tatov dlja tolstyh sterzhnej sleduet ozhidat' v teh sluchajah, kogda dlja opisanija jeffektov poglotitelej, imejushhih razmery sechenij, sravnimye so srednim svobodnym probegom nejtrona v zamedlitele, ispol'zuetsja teorija diffuzii. Chtoby opredelit' tochku, v kotoroj teorija diffuzii stanovitsja neprigodnoj, vypolnjajutsja izmerenija so sterzhnjami promezhutochnyh razmerov. (author)}
place = {IAEA}
year = {1964}
month = {Apr}
}