Effect of fuel particles' size and position variations on multiplication factor in pebble-bed nuclear reactors

摘要

Der Einfluss von Änderungen der Größe von TRISO-Partikeln und der Abstände zwischen den Partikeln auf den Multiplikationsfaktor (k_(inf)) eines Kugelhaufenreaktors wird mit Hilfe eines MCNP Codes untersucht. Man beobachtet, dass k_(inf) mit steigender Größe der TRISO-Partikel sinkt, hauptsächlich wegen der wachsenden Teilchenoberfläche, die zu einer stärkeren Resonanzabsorption führt. Die negative Temperaturrückkopplung der Reaktivität wird bei allen Teilchengrößen beobachtet. Der Multiplikationsfaktor k_(inf) steigt stark, wenn Partikel Cluster bilden, da sich die Cluster wie ein einziges großes Teilchen verhalten. Es wurde auch beobachtet, dass die „weiße" Randbedingung bei den Berechnungen keine geeignete Näherung der „unit-cell flux" Randbedingung ist, da sie zu wesentlich höheren Werten von k_(inf) führt als periodische und reflektive Randbedingungen.%The effect of TRISO particles' size variations and inter-particle distance on infinite multiplication factor (k_(inf)) of a pebble bed reactor (PBR) is studied using MCNP code. It is observed that k_(inf) decreases with increasing TRISO particles' size, mainly due to increased total particle surface leading to stronger resonance absorption. Negative temperature reactivity effect is observed at all particle sizes. The k_(inf) increases strongly when particles form in clusters as the clusters behave as a single bigger particle. It is also observed that the white boundary condition is not an appropriate approximation of the unit-cell flux boundary condition in the calculations as it yields significantly higher values of k_(inf) than periodic and reflective boundary conditions.