Static analysis of material testing reactor cores: Critical core calculations

Yakıt eleman başına düşen yakıt plakalar sayısının Malzeme test reaktörlerinin (MTR) kritik korlar üzerindeki etkisinin incelenmesi için bir yöntem tanımlanmıştır. Yakıt eleman başına yakıt yüklemesi sabit tutulurken yakıt plakalarının sayısı değiştirildiğinde yakıt plakalarındaki yakıt yoğunluğu değişir. Bu değişiklik nedeniyle su kanal genişliğinin yeniden hesaplanması gerekir. Belli bir sayıdaki yakıt plakalar için, su kanal genişliği, bir transport teorisi lattice kodu olan WIMS-D/4 kullanılarak $k_infty$nin optimize edilmesi ile belirlenmiştir. Yakıt elemanının ve kontrol yakıt elemanının boyutlar bu optimize edilmiş su kanal genişliği kullanılarak tespit edilmiştir. Üç boyutlu difüzyon teorisi kodu CITATION kullanılarak, hesaplanan boyutlar için, yakıt eleman başına verilen yakıt plakalarının sayılarına göre, kiritik korlar belirlenmiştir. 23 yakıt eleman ve 290 gram U235'den oluşan yakıt yüklemesi için -ki bu Pakistan Reaktör-l (PARR-1) ile aynıdır - su kanal genişliğinin optimizasyonu, 2,1 mm'ük bir kanal genişliğini doğurmuştur. Yakıt eleman sayısındaki düşüş optimal su kanal genişliğinin artmasına sebep olsa da standart yakıt eleman (SYE) kalınlığı ve kontrol yakıt eleman (KYE) kalınlıklar da düşmekte ve daha küçük kritik ve equilibrium korlar ortaya çıkmaktadır. PARR-1'in kritiklik çaılşmalar tahminlerle uyum içersindedir.

A methodology has been described to study the effect of number of fuel plates per fuel element on ciritical cores of Material Testing Reactors (MTR). When the number of fuel plates are varied in a fuel element by keeping the fuel loading per fuel element constant, the fuel density in the fuel plates varies. Due to this variation, the water channel width needs to be recalculated. For a given number of fuel plates, water channel width was determined by optimizing $k_infty$ using a transport theory lattice code WIMS-D/4. The dimensions of fuel element and control fuel element were determined using this optimized water channel width. For the calculated dimensions, the critical cores were determined for the given number of fuel plates per fuel element by using three dimensional diffusion theory code CITATION. The optimization of water channel width gives rise to a channel width of 2.1 mm when the number of fuel plates is 23 with 290 g 235U fuel loading which is same as in the case of Pakistan Reactor-1 (PARR-1). Although the decrease in number of fuel element results in an increase in optimal water channel width but the thickness of standard fuel element (SFE) and control fuel element (CFE) decreases and it gives rise to compact critical and equilibrium cores. The criticality studies of PARR-1 are in good agreement with the predictions.

___