Advanced Treatment of Fission Yield Effects and Method Development for Improved Reactor Depletion Calculations

Kilian Kern
2018
Daten über Spaltproduktausbeuten spielen eine wichtige Rolle in Simulationen von Kernreaktoren, welche auf Brennstoffzyklus- und Sicherheitsanalysen abzielen. Zusammen mit den Daten über Wirkungsquerschnitte und radioaktiven Zerfall bestimmen sie das Nuklidinventar, die neutronischen Eigenschaften und die Entstehung von Nachzerfallswärmeleistung von bestrahltem Kernbrennstoff. In bestehenden evaluierten Kerndatenbibliotheken sind die Spaltproduktausbeuten in einer Struktur von nicht mehr als
more » ... n nicht mehr als drei oder vier Energiegruppen bzw. Datenpunkten gegeben. Die zugehörige Unsicherheitsinformation ist bislang auf Varianzen beschränkt, was die Quantifizierung der Unsicherheit beispielsweise der Kritikalität bei hohem Abbrand einschränkt. Die vorstehende Arbeit zielte darauf ab, einen Modellcode für Kernspaltung zur Anwendung in künftigen Evaluationen der Spaltproduktausbeuten zu entwickeln, mit dem Ziel einer besseren Berücksichtigung der den Kernspaltungsprozess beherrschenden physikalischen Effekte. Der GEF-Code, welcher von K.-H. Schmidt und B. Jurado im Auftrag der OECD NEA entwickelt wurde, basiert auf einem detaillierten und physikalisch fundierten Kernspaltungsmodell. Um eine mögliche Abregung des Compoundkerns vor der Spaltung adäquat zu modellieren, wurde dessen Version GEF-2013/2.2 mit dem Modellcode TALYS-1.4 gekoppelt. Die Modellrechnung der Spaltproduktausbeuten wurde in 77 Energiegruppen bis hinauf zu 20 MeV ausgeführt, was eine detaillierte Analyse der Energieabhängigkeiten ermöglicht. Validierungen der Ergebnisse wurden auf verschiedenen Ebenen vorgenommen, darunter primäre und kumulative Spaltproduktausbeuten, die Ausbeute verzögerter Neutronen und die zeitabhängige Emission von verzögerter Neutronen-, Beta- und Gammastrahlung. Das zeitabhängige Nuklidinventar wurde mithilfe der rationalen Tschebyscheff-Näherung berechnet. In vielen Fällen ergab sich eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den experimentellen Daten. Die Vorhersage der verzögerten Neutronenemission erwies sich jedoch als größte Herausford [...]
doi:10.5445/ir/1000088914 fatcat:qevfvuvvazffhcri3zxdt3qy4y