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Redman, W.C.; Plumlee, K.E.; Baird, Q.L.
Exponential and Critical Experiments Vol. I. Proceedings of the Symposium on Exponential and Critical Experiments1964
Exponential and Critical Experiments Vol. I. Proceedings of the Symposium on Exponential and Critical Experiments1964
AbstractAbstract
[en] Numerous research, central station power, propulsion, isotope production, and test reactor designs have been investigated in Argonne's zero-power reactor facilities, and related exponential and clean critical assemblies have provided basic data. To present a representative account of recent experiments and to demonstrate the wide variety of reactor design information obtainable in low flux systems, the following experimental programmes are reviewed: 1. A study of the properties of thoria-urania fuel in heavy water, with particular attention to the requirements for design of a second core for Argonne's Experimental Boiling Water Reactor; 2. A mock-up of a proposed high flux research reactor to confirm the design calculations, optimize the geometry and estimate the effect of fuel burn-up; 3. A determination of the power distribution patterns and reactivity effect of fuel element flooding for a combined boiling-superheat reactor test; 4. The design of a sodium cooled. U235 fueled, plutonium producing fast breeder reactor core as a first loading for Argonne's Experimental Breeder Reactor II; and 5. An investigation of the characteristics of a reactor with interacting thermal and fast neutron zones. In the discussion of these programmes, the circumstances which influenced the choice among exponentials, clean criticals, zero-power mock-ups and in situ experiments for the acquisition of the required data are explained, as is the role played by supporting analytical effort. The extent to which reactor design data can be attained before actual operation at power is illustrated by specific examples. Such data include shutdown margin, excess reactivity for operational requirements, temperature coefficients, control and safety rods' effectiveness, reactor kinetics, power production patterns, requirements for start-up source and instrument sensitivity, shielding needs and neutron economy. This review of recent activities in zero-power experimentation reveals the strong reliance placed in the past on exponential and critical systems for fulfilling Argonne's responsibilities in reactor development. An indication of their future role is provided by a brief summary of the current and planned programmes for the existing members of, and anticipated additions to, Argonne's family of operating zero-power reactors. (author)
[fr]
Avec le reacteur de puissance zero du Laboratoire national d'Argonne, on a procede a des etudes de reacteurs tres divers; reacteurs de recherche, generatrices nucleaires, reacteurs pour la propulsion, pour la production de radioisotopes et reacteurs experimentaux; les ensembles associes - exponentiels et critiques non empoisonnes - ont fourni les donnees debase. Afin de rendre compte d'experiences recentes et de montrer quelle masse de renseignements sur la physique des reacteurs on peut obtenir avec des systemes a bas flux, les auteurs exposent les programmes experimentaux ci-apres: 1. Etude des proprietes des elements combustibles en oxydes d'uranium et de thorium, immerges dans l'eau lourde, en s'attachant particulierement aux données nécessaires pour l'étude d'un deuxième coeur pour le réacteur expérimental à eau bouillante du Laboratoire d'Argonne; 2. Maquette d'un réacteur de recherche a haut flux, qui permettra de vérifier les calculs faits au cours de l'étude, de déterminer la géométrie optimale et d'estimer l'effet du taux de combustion; 3. Détermination des répartitions énergétiques et de l'effet de l'immersion des cartouches sur la réactivité pour un réacteur expérimental à ébullition et à surchauffe combinées; 4. Etude d'un coeur de réacteur surgénérateur plutonigène à neutrons rapides, alimenté en U235 et refroidi au sodium qui constituerait la charge initiale du Deuxième réacteur surgénérateur expérimental d'Argonne; 5. Etude des caractéristiques d'un réacteur à deux régions, l'une thermique et l'autre rapide, en interaction. Dans l'exposé de ces programmes, les auteurs expliquent pourquoi on a choisi soit des montages exponentiels, soit des assemblages critiques non empoisonnés, soit des maquettes de puissance nulle, soit des expériences in situ pour obtenir les données nécessaires, et indiquent quel rôle ont joué les travaux analytique» complémentaires. Ils montrent, par des exemples précis, dans quelle mesure on peut obtenir des données sur la physique d'un réacteur avant son fonctionnement en puissance. Ces données comprennent la marge d'arrêt, l'excédent de réactivité pour les besoins de l'exploitation, les coefficients de température, l'efficacité des barres de réglage et de sécurité, la cinétique du réacteur, le régime de la production d'énergie, les conditions à remplir en ce qui concerne la source pour le démarrage et la sensibilité des appareils, les besoins en matière de protection et l'économie des neutrons. Cet exposé des expériences faites récemment à la puissance zéro montre que par le passé le Laboratoire national d'Argonne s'est largement fondé sur les systèmes exponentiels et critiques pour mener à bien ses travaux dans le domaine des études de réacteurs. Les auteurs donnent une indication sur le rôle futur de ces systèmes en résumant brièvement les programmes de travaux, en cours d'exécution ou en projet, au moyen des réacteurs de puissance zéro qui existent actuellement à Argonne et de ceux que le Laboratoire se propose de construire. (author)[es]
Con el reactor de potencia nula de Argonne se han investigado los diseflos de numerosos reactores de investigacidn, de potencia, de propulsion, de producción, de isótopos y de ensayo de materiales, habiéndose obtenido los datos de carácter fundamental correspondientes en los conjuntos asociados-exponenciales y críticos sin envenenamiento. Con el fin de describir los experimentos más recientes y demostrar el gran nümero de datos sobre física de reactores que pueden obtenerse en sistemas de flujo débil, los autores exponen los siguientes programas experimentales: 1. Estudio de las propiedades de los elementos combustibles de óxido de uranio-óxido de torio en agua pesada, destacando principalmente los datos necesarios para el diseAo de un segundo cuerpo para el reactor experimental de agua hirviente de Argonne; 2. Preparacién de una maqueta de reactor de investigación de flujo elevado que permitirá veriflcar los cálculos efeçtuados durante el estudio, determinar la geometrra óptima y evaluar el efecto de la combustión; 3. Determinación de las distribuciones energéticas y del efecto de inmersión de los elementos combustibles sobre la reactividad en el caso de un reactor de agua hirviente con sobrecalentador incorporado; 4. Diseflo de un cuerpo de reactor reproductor plutonfgeno de neutrones ripidos, refrigerado por sodio y alimentado con 235U, que constituiri la carga inicial del segundo reactor reproductor experimental (EBR-II) de Argonne; 5. Estudio de las caracterfcticas de un reactor de dos zonas (térmica y rápida) que sufren interaccidn. Al discutir estos programas, los autores explican también en qué factores se basd la elección de los experimentos en conjuntos exponenciales y críticos sin envenenamiento en maquetas de potencia nula, así como de los experimentos in situ, que sirvieron para obtener los datos necesarios. También describen la importancia de los trabajos analíticos complementarios. La memoria présenta ejemplos especfficos para demostrar en qué medida se pueden obtener datos sobre el diseno del reactor antes de explotarlo en régimen normal. Entre estos datos se cuenta el margen de paro, el exceso de reactividad necesario para el funcionamiento, los coeficientes de temperatura, la eficacia de las barras de control y de seguridad, la cinética del reactor, los esquemas de producciôn de energía, los requisitos que ha de cumplir la fuente neutrónica de puesta en marcha, y la sensibilidad de los instrumentos, los blindajes y la economfa neutrónica. El estudio de los experimentos realizados recientemente con reactores de potencia nula révéla que el Laboratorio de Argonne ha venido basindose ampliamente en los sistemas exponenciales y críticos para llevar a cabo sus trabajos en materia de estudio de reactores. Los autores sugieren el papel futuro de estos sistemas al resumir brevemente los programas de trabajo, en curso de ejecución o en proyecto, mediante los reactores de potencia nula que actualmente existen en Argonne y los que ese Laboratorio proyecta construit. (author)[ru]
Rjalis- sledovatel'skih reaktorov dlja central'nyh jelektrostancij, reaktorov v kachestve dvigate- lej, reaktorov dlja proizvodstva izotopov i ispytatel'nyh reaktorov byl issledovan na Argonskih reaktorah nulevoj moshhnosti, a svjazannye jeksponencial'nye i chisto kriticheskie sborki pozvolili poluchit' osnovnye dannye. Dlja togo, chtoby dat' nagljadnoe predstavle- nie o poslednih jeksperimentah i prodemonstrirovat' bol'shoe raznoobrazie dannyh o kon- strukcii reaktora, kotorye mozhno poluchit' v sistemah s maloj plotnost'ju nejtronnogo poto- ka, rassmatrivajutsja sledujushhie jeksperimental'nye programmy: 1. Izuchenie svojstv torievo-uranovogo topliva v tjazheloj vode s osobym uporom na trebova- nija, predjavljaemye k konstrukcii vtoroj aktivnoj zony dlja Argonskogo jeksperimental'- nogo kipjashhego reaktora. 2. Maket predpologaemogo issledovatel'skogo reaktora s vysokoj plotnost'ju nejtronnogo potoka dlja podtverzhdenija raschetov konstrukcii, vybora optimal'noj geometrii i ocenki vlijanija vygoranija topliva. 3. Opredelenie harakteristik raspredelenija jenergii i vlijanija na reaktivnost' zatoplenija toplivnogo jelementa dlja kombinirovannyh ispytanij kipjashhego reaktora s peregrevom. 4. Konstrukcija aktivnoj zony proizvodjashhego plutonij reaktora-razmnozhitelja na bystryh nejtronah na urane - 235 s natrievym ohlazhdeniem kak pervoj zagruzki dlja Argonskogo jeksperimental'nogo reaktora-razmnozhitelja II. 5. Issledovanie harakteristik reaktora s vzaimodejstvujushhimi zonami na teplovyh i byst- ryh nejtronah. Pri obsuzhdenii programm objasnjajutsja obstojatel'stva, vlijajushhie na vybor jeksponen- cial'nyh i chisto kriticheskih sborok, maketov ustanovok nulevoj moshhnosti i jeksperimen- tov na samom reaktore dlja poluchenija neobhodimyh dannyh, a takzhe ta rol', kotoruju igrajut vspomogatel'nye analiticheskie raboty. Na konkretnyh primerah pokazyvaetsja, kakie mo- gut byt' polucheny dannye do nachala raboty reaktora na moshhnosti. Jeti dannye vkljuchajut ostatochnuju reaktivnost' vykljuchennogo reaktora, zapas reaktivnosti dlja jekspluatacionnyh nuzhd, temperaturnye kojefficienty, jeffektivnost' regulirujushhih i avarijnyh sterzhnej, kinetiku reaktora, harakteristiki proizvodstva jenergii, trebovanija v otnoshenii puskovogo istochnika i chuvstvitel'nosti priborov, trebovanija v otnoshenii zashhity i balans nejtro- nov . V obzore nedavnih jeksperimentov v reaktorah nulevoj moshhnosti vyjavljaetsja bol'shaja rol', kotoruju igrajut v poslednee vremja jeksponencial'nye i kriticheskie sistemy v vypol- nenii Argonskoj laboratoriej zadach po razrabotke konstrukcij reaktorov. Ih rol' v budu- shhem vidna iz kratkogo izlozhenija osushhestvljaemyh i zaplanirovannyh programm dlja sem'i dejstvujushhih reaktorov nulevoj moshhnosti Argonskoj laboratorii i ozhidaemogo popolnenija. (author)Original Title
Etudes de Réacteurs de Puissance, au Moyen de Machines de Puissance Zéro; Konstruktsiya ehnergeticheskogo reaktora nulevoj moshchnosti; Diseno de Reactores Generadores con Ayuda de Reactores de Potencia Nula
Primary Subject
Source
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria); 494 p; Feb 1964; p. 3-26; Symposium on Exponential and Critical Experiments; Amsterdam (Netherlands); 2-6 Sep 1963; IAEA-SM--42/39; ISSN 0074-1884; ; 38 refs., 6 figs.
Record Type
Book
Literature Type
Conference
Country of publication
BIOLOGICAL SHIELDING, BURNUP, CONTROL ELEMENTS, DESIGN, EBWR REACTOR, FAST NEUTRONS, FBR TYPE REACTORS, HEAVY WATER, NEUTRON FLUX, POWER DISTRIBUTION, REACTOR KINETICS, REACTOR OPERATION, REACTOR SHUTDOWN, REACTOR START-UP, RESEARCH REACTORS, SAFETY MARGINS, SCRAM RODS, SODIUM COOLED REACTORS, TEMPERATURE COEFFICIENT, TEST REACTORS, URANIUM 235, ZERO POWER REACTORS
ACTINIDE NUCLEI, ALPHA DECAY RADIOISOTOPES, BARYONS, BREEDER REACTORS, BWR TYPE REACTORS, CONTROL ELEMENTS, DEUTERIUM COMPOUNDS, ELEMENTARY PARTICLES, ENRICHED URANIUM REACTORS, EPITHERMAL REACTORS, EVEN-ODD NUCLEI, EXPERIMENTAL REACTORS, FAST REACTORS, FERMIONS, HADRONS, HEAVY NUCLEI, HYDROGEN COMPOUNDS, INTERNAL CONVERSION RADIOISOTOPES, ISOMERIC TRANSITION ISOTOPES, ISOTOPES, KINETICS, LIQUID METAL COOLED REACTORS, MINUTES LIVING RADIOISOTOPES, NEUTRONS, NUCLEI, NUCLEONS, OPERATION, OXYGEN COMPOUNDS, POWER REACTORS, RADIATION FLUX, RADIOISOTOPES, REACTIVITY COEFFICIENTS, REACTOR COMPONENTS, REACTORS, RESEARCH AND TEST REACTORS, SHIELDING, SHUTDOWN, SPONTANEOUS FISSION RADIOISOTOPES, START-UP, TEST FACILITIES, THERMAL REACTORS, URANIUM ISOTOPES, WATER, WATER COOLED REACTORS, WATER MODERATED REACTORS, YEARS LIVING RADIOISOTOPES
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