In-pile modelling of nuclear fuel element for the MTR type reactors – Part 2 Translated title: Modellierung von Brennelementen innerhalb des Reaktors für Reaktoren vom MTR-Typ – Teil 2

Abstract

In part two of the present paper, neutronic properties of the pool-type research reactor core are used to assess the similitude laws derived for out-of-pile modelling of the fuel element. The benchmark reactor used for this purpose is an IAEA 5 MW thermal pool-type research reactor currently in operation. The neutronic properties analysis are based on typical 2 200 m/sec and neutrons having 0.025 eV energy. The non-leakage capability of the system is estimated in terms of diffusion length. Also the slowing down power and the moderating ratio of the modelled methanol coolant are calculated in terms of lethargy of the diffusing medium. It is shown that the Iron which is substituted for Aluminium cladding is a relatively low absorber of neutrons but has a high neutron leakage. Methanol which replaced ordinary water as coolant is not a suitable coolant due to high neutrons absorbing substance. It is concluded that although Iron as a cladding material and methanol as a coolant meet the modelling out-of-pile criteria but are not satisfying neutronic properties. Therefore, use of them as a model clad and coolant are not suggested for research reactors.

Kurzfassung

Im zweiten Teil des vorliegenden Beitrags werden die neutronischen Eigenschaften eines Pool-Typ Forschungsreaktors verwendet um die Ähnlichkeitsgesetze zu bestimmen, die für die Modellierung von Brennelementen außerhalb des Reaktors abgeleitet worden waren. Der zu diesem Zweck verwendete Benchmark-Reaktor ist ein IAEA 5 MW Pool-Typ Forschungsreaktor. Die analysierten neutronischen Eigenschaften basieren typischerweise auf 2 200 m/sec und Neutronen mit einer Energie von 0.025 eV. Das Abbremsvermögen und das Moderationsverhältnis des im Modell verwendeten Methanol Kühlmittels wurden berechnet in Form der Lethargie des Diffusionsmediums. Es wird gezeigt, dass Eisen, das anstelle von Aluminium für das Hüllrohr verwendet wird, ein relativ niedriger Absorber für Neutronen ist, aber eine hohe Neutronenleckage aufweist. Methanol, das anstelle von Wasser als Kühlmittel verwendet wird, erweist sich wegen hoher Neutronenabsorption als nicht geeignetes Kühlmittel. Obwohl Eisen als Hüllrohrmaterial und Methanol als Kühlmittel die Kriterien für die Modellierung von Brennelementen außerhalb des Reaktors erfüllen, sind ihre neutronischen Eigenschaften nicht befriedigend. Ihre Verwendung zur Modellierung von Brennelementen von Forschungsreaktoren wird deshalb nicht empfohlen.