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Assessment of spectral history influence on PWR and WWER core

  • Y. Bilodid , I. Ovdiienko , S. Mittag , A. Kuchin , V. Khalimonchuk and M. Ieremenko
Published/Copyright: June 11, 2013
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Abstract

The few-group cross section libraries, used by reactor dynamics codes, are affected by the spectral history effect – a dependence of fuel cross sections not only on burnup, but also on local spectral conditions during burnup. Neglecting this effect leads to an additional component of error in neutron-physical characteristics. Two solution approaches to this problem implemented in the reactor dynamic code DYN3D are described and compared in this paper: a cross section correction method based on239Pu concentration and separate cross sections treatment for each axial layer of reactor core. Steady-state and burnup characteristics of a PWR and a WWER-1000 cores, calculated by DYN3D with and without cross section corrections, are compared. An impact of the correction on transient calculations is studied for a control rod ejection example. Studies have shown a significant influence of spectral history on axial power and burnup distributions as well as on calculated cycle length. Two different correction methods have shown similar major effects.

Kurzfassung

Die Wenig-Gruppen-Bibliotheken von Wirkungsquerschnitten, wie sie in Kernsimulatoren benutzt werden, werden durch sogenannte History-Effekte beeinflusst. Das bedeutet, dass die Wirkungsquerschnittsdaten nicht nur vom Brennstoffabbrand abhängen, sondern auch vom lokalen Neutronenflussspektrum, das während der Abbrandgeschichte vorherrscht. Die Vernachlässigung dieser Effekte führt zu einer zusätzlichen Fehlerkomponente in den berechneten neutronenphysikalischen Parametern. Im vorliegenden Artikel werden zwei verschiedene Methoden beschrieben, wie History-Effekte im Reaktordynamikprogramm DYN3D behandelt werden können: zum einen durch die Ein-führung von Wirkungsquerschnitts-Korrekturen in Abhängigkeit von der Konzentration des Nuklids Pu-239, zum anderen durch eine gesonderte Berechnung der Wirkungsquerschnitte individuell für jeden Höhenabschnitt des Kerns. Es wurden stationäre Zustände und Abbrandparameter für den Kern eines DWR und eines WWER-1000 verglichen, die mit Hilfe von DYN3D mit und ohne Wirkungsquerschnitts-Korrektur berechnet wurden. Der Einfluss von History-Korrekturen auf das transiente Kernverhalten wurde anhand eines Regelstabauswurfs untersucht. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Spektralgeschichte einen wesentlichen Einfluss auf das axiale Leistungsprofil, die Abbrandverteilung sowie auf die berechnete Zykluslänge hat. Die beiden verschiedenen Methoden für die History-Korrekturen bewirken vergleichbare Effekte.

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Received: 2012-1-11
Published Online: 2013-06-11
Published in Print: 2012-08-01

© 2012, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 11.12.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/124.110254/html
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