J.E.N.460Sp ISSN 0081-3397

DISEÑO DE CAPSULAS DE SODIO - POTASIODE PARED ÚNICA PARA LA IRRADIACIÓN DEBARRAS COMBUSTIBLES DE REACTORES

RÁPIDOS (PROGRAMA IVO-FR2-Vg7).

por

J. López Jiménez

H.E. Háfner

División de Metalurgia (JEN)Instituí für Material-und Festkorperforschung(Kernforschungszentrum, Karl sruhe)

JUNTA DE ENERGÍA NUCLEAR

MADRID,1979

CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES

E23CAPSULESIRRADÍATION CAPSULESFUEL RODSSPECIFICATIONSSODIUMPOTASIUMFBR TYPE REACTORS

Toda correspondencia en relación con este traba-jo debe dirigirse al Servicio de Documentación Bibliotec:y Publicaciones, Junta de Energía Nuclear, Ciudad Uni-versitaria, Madrid-3, ESPAÑA.

Las solicitudes de ejemplares deben dirigirse aeste mismo Servicio.

Los descriptores se han seleccionado del Thesaurodel INIS para-describir las materias que contiene este in-forme con vistas a su recuperación. Para más detalles consúltese el informe IAEA-INIS-12 (INIS: Manual de Indiza-ción) y IAEA-INIS-13 (INIS: Thesauro) publicado por el Or-ganismo Internacional de Energía Atómica.

Se autoriza la reproducción de los resúmenes ana-líticos que aparecen en esta publicación.

Este trabajo se ha recibido para su impresión enSeptiembre de 1979-

Depósito legal n2 M-33279-1979 I. S.B N. 84-500-3380-2

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CAPSULAS3. DESCRIPCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE IRRADIACIÓN

3.1. Cápsulas de irradiación3.2. Varillas combustibles

4. COMPORTAMIENTO DE LAS CAPSULAS DURANTE EL FUNCIONAMIENTO

4.1. Refrigeración de las capsulas en funcionamiento normal4.2. Perfil de temperatura en el interior de la cápsula4.3. Convección del NaK en el interior de la cápsula4.4. Resistencia mecánica de la vaina de las varillas

combustibles4.5. Solicitudes mecánicas de la pared de la cápsula4.6. Solucitudes mecánicas en los tubos intermedios

5. INVENTARIO Y ACTIVIDAD DEL COMBUSTIBLE

5.1. Método de cálculo (Programa ORIGEN)5.2. Inventario del combustible5.3. Actividad del combustible5.4. Comparación de la actividad del combustibl e dada por el pro-

grama ORIGEN y la obtenida con fórmulas empíricas

5.5. Actividad del NaK en el interior de la cápsula

6. CONSIDERACIONES SOBRE LA SEGURIDAD DE LAS CAPSULAS

BIBLIOGRAFÍA

TABLAS

FIGURAS

1. I N T R O D U C C I Ó N

El e x p e r i m e n t o de i r r a d i a c i ó n I V 0 - F R - V g 7 se e n m a r c a d e n t r o delP r o g r a m a de C o l a b o r a c i ó n e x i s t e n t e e n t r e K e r n f o r s c h u n g s z e n t r u mde K a r l s r u h e y la J u n t a de E n e r g í a N u c l e a r / I , 2 / .

Se t r a t a de la i r r a d i a c i ó n en el r e a c t o r e x p e r i m e n t a l FR2 deK a r l s r u h e de 12 v a r i l l a s c o m b u s t i b l e s del tipo S N R 3 O O - M a r k I I ,de d i á m e t r o 7,6 m m , d e n s i d a d g e o m é t r i c a de p a s t i l l a s 9 4 % de lad e n s i d a d t e ó r i c a , d e n s i d a d en vaina de 8 8 % (DT) y e s p a c i o l i b r eradial e n t r e c o m b u s t i b l e y v a i n a (gap) de 100 f*- ; como m a t e r i a lde v a i n a se e m p l e a el a c e r o i n o x i d a b l e del t i p o 1.4970 / 3 , 4 / .

Con c i e r t a s m o d i f i c a c i o n e s , en el e x p e r i m e n t o se u t i l i z a n c á p s u -las d e l T i p o 7 d e p a r e d ú n i c a , que usaiuna m e z c l a de s o d i o - p o t a s i oNaK ( 7 8 % K) como m e d i o t r a n s m i s o r del c a l o r . E s t e tipo dec á p s u l a s ha sido u t i l i z a d o con é x i t o en a n t e r i o r e s e x p e r i e n c i a sde i r r a d i a c i ó n / 5 / . Cada una de las c á p s u l a s c o n t e n d r á tresv a r i l l a s c o m b u s t i b l e s .

I n f o r m a c i ó n c o m p l e m e n t a r i a s o b r e la s e g u r i d a d de este tipo dec á p s u l a s se da en la r e f e r e n c i a / 6 / .

El e x p e r i m e n t o de i r r a d i a c i ó n está p r e v i s t o para p r i n c i p i o s delaño 1.979 .

2. C A R A C T E R Í S T I C A S G E N E R A L E S DE LAS C A P S U L A S

El d i s e ñ o de las c á p s u l a s v i e n e i m p u e s t o por las c o n d i c i o n e sde f u n c i o n a m i e n t o de las v a r i l l a s en lo r e l a t i v o a p o t e n c i a l i -neal y t e m p e r a t u r a e x t e r i o r de la v a i n a . En e s t e s e n t i d o , s eha i n t e n t a d o s i m u l a r 1 a s - p o s i c i o n e s del c e n t r o y del e x t r e m oc a l i e n t e de una b a r r a t í p i c a del r e a c t o r r á p i d o S N R - 3 0 0 » quec o r r e s p o n d e n a la m á x i m a p o t e n c i a lineal y m á x i m a t e m p e r a t u r ade v a i n a , r e s p e c t i v a m e n t e .

- 2 -

Los valores de base de estas m a g n i t u d e s para las cápsulas sonlas s i g u i e n t e s :

V e r s i ó n 1 Versión 2

P o t e n c i a lineal W/cm 450 < 200T e m p e r a t u r a e x t e r i o r de la vaina °C 520 600

Una de las cápsulas será i r r a d i a d a s o l a m e n t e d u r a n t e un ciclodel r e a c t o r , m i e n t r a s que las otras a l c a n z a r á n quemados hastadel 7% FIMA.

S i e t e de las doce v a r i l l a s c o m b u s t i b l e s están f a b r i c a d a s conóxido mixto al 1 5 % de p l u t o n i o y las cinco r e s t a n t e s con un 3 0 %En la Fig. 1 se dan los datos más c a r a c t e r í s t i c o s de diseño delas c á p s u l a s y varillas c o m b u s t i b l e s .

Las c á p s u l a s van d o t a d a s de 8 t e r m o p a r e s que m e d i r á n las t e m p e -raturas e x t e r i o r e s de la vaina en d i f e r e n t e s p o s i c i o n e s . Lap o t e n c i a lineal exacta de la varilla se c a l c u l a r á , en últimot é r m i n o , a partir de los valores a n t e r i o r e s .

Las p o s i c i o n e s de los 8 t e r m o p a r e s de C h r o m e l / A l u m e l se dane s q u e m á t i c a m e n t e en la Fig. 1. Los tres t e r m o p a r e s de la v a r i -lla s u p e r i o r sirven s i m u l t á n e a m e n t e para c o n t r o l a r el nivel delNaK en el interior de la c á p s u l a .

Un a j u s t e de los t e r m o p a r e s por la t e m p e r a t u r a d u r a n t e elf u n c i o n a m i e n t o no es n e c e s a r i o , ya q u e , dada la c o r r e s p o n d e n c i aentre la potencia lineal ( f l u j o ) y la t e m p e r a t u r a de la vaina,la t e m p e r a t u r a d e s e a d a y su m á x i m o valor se d e t e r m i n a n esco-giendo c o n v e n i e n t e m e n t e la p o s i c i ó n de i r r a d i a c i ó n en elr e a c t o r de a c u e r d o con los valores m á x i m o s del flujo en lam i s m a . A x i a l m e n t e la t e m p e r a t u r a variará en el mismo sentidoque el f l u j o .

- 3 -

Las c á p s u l a s p u e d e n i n t r o d u c i r s e en el FR2 bien en las p o s i c i o -

nes e n t r e mal 1 a s , d e s t i n a d a s a la i r r a d i a c i ó n de i s ó t o p o s , o bien

en las p r o p i a s p o s i c i o n e s de los e l e m e n t o s c o m b u s t i b l e s .

3. D E S C R I P C I Ó N DE LOS D I S P O S I T I V O S DE I R R A D I A C I Ó N

3 . 1 . C á p s u l a s de i r r a d i a c i ó n

El d i s p o s i t i v o de i r r a d i a c i ó n , cuya r e p r e s e n t a c i ó n e s q u e m á t i c a

se da en la Fig. 2 , c o n s t a de tres p a r t e s : c á p s u l a de i r r a d i a -

c i ó n , p a r t e s u p e r i o r y c o n d u c c i ó n del agua r e f r i g e r a n t e . Dada

la gran f a c i l i d a d para su m o n t a j e y d e s m o n t a j e , la parte s u p e -

rior puede u s a r s e en v a r i a s i r r a d i a c i o n e s d i f e r e n t e s , s i e n d o

su f u n c i ó n fundamental la de bl i ndar la p a r t e s u p e r i o r del n ú c l e o

y c o n d u c i r al e x t e r i o r los c a b l e s de los t e r m o p a r e s .

El tubo de c o n d u c c i ó n del agua de r e f r i g e r a c i ó n se c o n s t r u y e de

Z y - 2 en r a z ó n de la e c o n o m í a n e u t r ó n i c a y esde.doble pared / 6 / .

La c á p s u l a de i r r a d i a c i ó n » p r o p i a m e n t e d i c h a , c o n s t a de dos

p a r t e s , una i n f e r i o r , que c o n t i e n e las v a r i l l a s c o m b u s t i b l e s

b a ñ a d a s por el metal l í q u i d o ( N a K ) , y una s u p e r i o r o tubo p o r t a -

dor que t e r m i n a con la l l a m a d a c a b e z a de la c á p s u l a y b o q u i l l a

de c i e r r e Figs 3 y 4. La p a r t e i n f e r i o r está f o r m a d a por el tubo

de la c á p s u l a (tubo sin s o l d a d u r a ) de a c e r o i n o x i d a b l e

1 . 4 5 7 1 / 8 0 , con t a p o n e s s o l d a d o s en a m b o s e x t r e m o s que a s e g u r a n

la e s t a n q u e i d a d . El d i á m e t r o del m i s m o es de 27 mm y 1,5 mm de

e s p e s o r de p a r e d . En su i n t e r i o r se c o l o c a n tres v a r i l l a s

c o m b u s t i b l e s u n i d a s e n t r e sf ( a t o r n i l l a d a s ) por c e n t r a d o r e s

i n t e r i o r e s . La v a r i l l a c o m b u s t i b l e se fija al t a p ó n s u p e r i o r por

m e d i o de una r o s c a , y » c o n r e s p e c t o al t a p ó n i n f e r i o r , se centra,

q u e d a n d o libre para p o s i b l e s di l a l a c i o n e s t é r m i c a s . El tapón

s u p e r i o r en un c i r c u l o de 12 mm de d i á m e t r o l l e v a ocho a l o j a -

m i e n t o s e q u i d i s t a n t e s , que p e r m i t e n el paso de o t r o s tantos

t e r m o p a r e s de i mm de d i á m e t r o . E s t o s t e r m o p a r e s del tipo

C h r o m e l / A l u m e l se s u e l d a n al t a p ó n s u p e r i o r a alta t e m p e r a t u r a

con a p o r t e de m a t e r i a l ( N i c r o b r a z e ) para c o n s e g u i r la e s t a n q u e i d a d

Los o c h o t e r m o p a r e s se p r o l o n g a n , l e v e m e n t e e n r o l l a d o s , d e s d e elt a p ó n s u p e r i o r h a s t a las p o s i c i o n e s de m e d i d a d o n d e se f i j a n ala s u p e r f i c i e de la v a r i l l a c o m b u s t i b l e m e d i a n t e s o l d a d u r a porp u n t o s de p e q u e ñ a s p l e t i n a s de a c e r o .

Al t a p ó n s u p e r i o r va s o l d a d o el t u b o p o r t a d o r de a c e r o i n o x i d a -b l e q u e g u í a los t e r m o p a r e s h a s t a la c a b e z a de la c á p s u l a , d o n d ese c o n e c t a n a una c l a v i j a m ú l t i p l e . T a n t o el t u b o p o r t a d o r c o m ola c a b e z a de las c á p s u l a s van e s t a n c o s y r e l l e n o s de H e l i o . Enel t a p ó n i n f e r i o r de la c á p s u l a se a t o r n i l l a una p i e z a de Z y - 2p r o v i s t a de a l e t a s , q u e , j u n t o con las del t a p ó n s u p e r i o r , a s e g u r ael c e n t r a d o de la c á p s u l a r e s p e c t o al t u b o de c o n d u c c i ó n delr e f r i g e r a n t e . ^

C o m o m e d i o t r a n s m i s o r del c a l o r g e n e r a d o en las v a r i l l a s c o m b u s -t i b l e s se e m p l e a el e u t é c t i c o de la m e z c l a de s o d i o - p o t a s i o ,N a K (22 % N a , 7 8 % K) de p u n t o de f u s i ó n de - 1 1 ° C .

El l l e n a d o del m e t a l l i q u i d o y el c o r r e s p o n d i e n t e s e l l a d o de lac á p s u l a se r e a l i z a n s i g u i e n d o un e s q u e m a p r e v i a m e n t e e s t a b l e c i d oy s a t i s f a c t o r i a m e n t e c o m p r o b a d o en o c a s i o n e s a n t e r i o r e s . Laz o n a s u p e r i o r al nivel del N a K c o n t i e n e H e l i o , no p e r m i t i é n d o s euna v e l o c i d a d de f u g a s u p e r i o r a 10 T o r r x l / s .

La c o n s t r u c c i ó n total de la c á p s u l a se r e a l i z a s i g u i e n d o p l a n o sd e t a l l a d o s m i n u c i o n a m e n t e e x a m i n a d o s . D e s p u é s de c a d a p a s o dem o n t a j e se p r o c e d e a la l i m p i e z a de las p i e z a s y se s o m e t e ae n s a y o de e s t a n q u e i d a d ( e n s a y o d e p r e s i ó n ) .

D e s d e el p u n t o de v i s t a del d i s e ñ o , la c á p s u l a de i r r a d i a c i ó n c o n s t ede una s e r i e de t u b o s i n t e r m e d i o s r e l l e n o s de N a K , de f o r m a que v a -r i a n d o los e s p e s o r e s de los t u b o s y de los e s p a c i o s de N a K , p u e d ao b t e n e r s e la p o t e n c i a l i n e a l y la t e m p e r a t u r a de la v a i n a d e s e a d asin a l t e r a r el d i á m e t r o e x t e r i o r del t u b o de la c á p s u l a . De e s t af o r m a se ha d i s e ñ a d o un t i p o de c á p s u l a ( V e r s i ó n 1) con t u b oi n t e r m e d i o de Z y - 2 de d i á m e t r o 1 3 / 1 9 m m p a r a una p o t e n c i a de

- 5 -

450 W/cm y temperatura exterior de vaina de 520°C, Fig. 3;y un segundo tipo de cápsula (Versión 2 ) , Fig 4 S para una po-tencia de<200 W/cm y temperatura exterior de vaina de=:600°C,con tubo intermedio de acero inoxidable y una cámara de Heliocomo barrera térmica. Por razón de las diferentes dilatacionest é r m i c a s de los tubos intermedios interno y externo se hadotado esta cápsula de un sistema de plieges.

En evitación de posible convección del metal liquido, la cápsu^la (Versión 1) lleva un tubo anticonvección.

3.2. Varillas combustibles

El programa IV0-FR2-Vg7 comprende la irradiación de 12 varillas

combustibles» cada una de las cuales, Fig. 5, está formada por:

- Tapón superior 17,5 mm- Volumen del plenum 45 "- Pastilla aislante superior 11 "- Columna combustible 80 "- Pastilla aislante inferior 11 "- Tapón inferior 15,5 "- Longitud total 172 "

Los datos de las pastillas de U0 7-Pu0n son los siguientes

- Enriquecimiento en U235 Uranio natural- Contenido en Pu, Pu/(U+Pu) 15 % y 30%- Densidad teórica (DT) 11,04 y 11,11 g/cm 3

- Densidad geométrica pastillas 94% DT- Fracción de estequiometría (O/Me) 1,97- Diámetro de las pastillas 6,40 mm- Altura de las pastillas 8,00 mm

- 6 -

Acero i nox. 17

0

1

88

H

,497

,6

,5

00

%

e

0mmM

hDT

on

Los datos generales de una varilla son los siguientes:

- Materi al vai na- Diámetro exterior vaina- Espesor de pared vaina- Huelgo radial (Gap)- Densidad en vaina- Gas de relleno (1 atm)

Los datos generales de las pastillas aislantes de UO2 s

- Densidad teórica- Densidad geométrica pastillas- Fracción de estequiometría

- Diámetro pastillas- Altura pastillas

La temperatura máxima en el combustible ha sido calculada conel programa Saturn, alcanzando el valor de 2483°6 en el centrode la pastilla, valor inferior al punto de fusión del l ^ - P u O(Tfusión = 2760°C para 15% Pu, Tfusión = 2690°C para3 0 % P u ) . La resistencia mecánica de la barra se considera enel apartado 4.4.

4. COMPORTAMIENTO DE LAS CAPSULAS DURANTE EL FUNCIONAMIENTO

4.1. Refrigeración de las cápsulas en funcionamiento normal

En funcionamiento nominal del reactor, el caudal que pasa através de una posición de irradiación - el emento combustible ocanal de isótopos-es de 12m / h , con una pérdida de carga de

10,96

95 %

2,00

6,30

6,00

g/cm3

DT

mm11

- 7 -

A p = 15 m e t r o s de c o l u m n a l i q u i d a . M a n t e n i e n d o esta p é r d i d ade c a r g a c o n s t a n t e , al d i s m i n u i r el d i á m e t r o e q u i v a l e n t e ya u m e n t a r la r e s i s t e n c i a h i d r á u l i c a por i n t r o d u c i r la cáps u l aen la p o s i c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e , d i s m i n u y e el caudal a travésde la c á p s u l a . S e g ú n m e d i d a s o b t e n i d a s con c á p s u l a s a n t e r i o r e sel caudal se redu c e a 9 m / h , a p r o x i m a d a m e n t e .

El canal r e f r i g e r a n t e es el f o r m a d o e n t r e el tubo de la c á p s u -la y el tubo de a d m i s i ó n de agua r e f r i g e r a n t e . Los d i á m e t r o si n t e r i o r y e x t e r i o r del m i s m o son los s i g u i e n t e s : D. t = 27 rara'y D

ext = 36 mm. En e s t a s c o n d i c i o n e s de g e o m e t r í a y c a u d a l , la v e -loc i d a d a l c a n z a d a por el r e f r i g e r a n t e es de 5 S 7 m / s , aproximadamente

El c o e f i c i e n t e de t r a n s m i s i ó n del ca l o r cC [Kcal/m . h. KJ

en t r e la s u p e r f i c i e i n t e r n a del canal y el f l u i d o es de la

f o r m a :

ce = —-x NU (i)

donde :

^ = Conductividad térmica del D 20 [Kcal/mxhxKj

d = Diámetro equivalente del canal ( d = D e x t "D i n t ) [

m ]

Nu = Número de Nusselt

El número de Nusselt es, a su vez, el siguiente:

Nu= 0s024xRe°'8xPr

l/3 x(~) ^

donde:

Re = Número de ReynoldsPr = Número de Prandti

tm = Viscosidad dinámica del refrigerante a la temperatura

de la ma s a de fl u i d o JKg/hxm ]

tp = viscosidad dinámica del refrigerante a la temperatura dela pared interna (radiante) Kq/hxm

Los números Re y Pr, por su parte, se definen como sigue

rvxdx P p x

Re= ¿ - (3) yVJ, y rr (4)

donde:

v = Velocidad del refrigerante [m/h]

j = Densidad del refrigerante j~Kg/in 1

C p = Calor específico del refrigerante Kcal/Kg. Kj

d = Diámetro equivalente del canal [mi

Las magnitudes y, Cp, asi como /. y ^ , se toman a la températera de la masa del refrigerante; los valores las mismas en fun-ción de la temperatura proceden de ¡II.

Sustituyendo ( 2 ) , (3) y (4) en (1) se obtiene:

°'8 r u 1/3 H 0,14

T"1 Á h

A la temperatura del refrigerante de 50°C, las magnitudes ante-

riores toman los valores siguientes:

= 1096 Kg_m 3

C = 1,004 Kcal/KgxK

_ 9 _

X = 2,38 Kg/hxm

^ = 0,533 Kcai/mxhx K

v = 20520 m/h

d = 0,036-0,027 = 0,009 m

Sustituyendo en la fórmula (5) y suponiendo en primera aproximación que H = H , se ob t i e n e :

= 20588 Kcal/m2xhxK

El salto de temperatura entre la masa de re f r i g e r a n t e , Tm, yla de la pared exterior del tubdada por la conocida e x p r e s i ó n :la de la pared exterior del tubo de la cáp s u l a , T , viene

donde :

¡L = potencia lineal de la varilla ¡W/cmJ

r e x t = ra^10 exterior del tubo de la cápsula [c mi ( r ^ . = l,35 cm)

c(_ = coeficiente transmisión del calor W/cm *°C

El valor de T se calcula iterativamente a partir de las ex p r e -siones 5 y 6 mediante el programa TECAP.

De manera s i m p l i f i c a d a , en el caso que 1p = ̂ m > la diferenciaA T = T -T alcanza el valor de 22°C para la potencia linealp mX = 450 W/cm (Cápsula Versión 1)

- 10 -

La e l e v a c i ó n de la t e m p e r a t u r a de la m a s a del l í q u i d o r e f r i g e -r a n t e d e b i d o al a p o r t e de c a l o r p r o v e n i e n t e de las t r e s v a r i l l a sc o m b u s t i b l e s de una c á p s u l a es p o c o s i g n i f i c a t i v a . En e f e c t o ,en el c a s o c o n s e r v a t i v o de q u e la p o t e n c i a total de la c á p s u l af u e r a 4 5 0 x 8 x 3 W ( C á p s u l a V e r s i ó n 1 ) , el i n c r e m e n t o total det e m p e r a t u r a a lo l a r g o del r e c o r r i d o del r e f r i g e r a n t e s e r í a de

4 . 2 . P e r f i l de t e m p e r a t u r a en el i n t e r i o r de la c á p s u l a

La t e m p e r a t u r a en los d i f e r e n t e s m e d i o s m a t e r i a l e s q u e c o m p o n e nla c á p s u l a se c a l c u l a m e d i a n t e el p r o g r a m a T E C A P . Cada uno dee s t o s m e d i o s m a t e r i a l e s , se s u b d i v i d e p a r a el c á l c u l o en unas e r i e de a n i l l o s (20) en c a d a u n o de los c u a l e s se c o n s i d e r ac o n s t a n t e la c o n d u c t i v i d a d t é r m i c a .

La c a i d a de la t e m p e r a t u r a en un a n i l l o v i e n e d a d a por lae x p r e s i ó n :

d o n d e :

A - = P o t e n c i a l i n e a l de la v a r i l l a c o m b u s t i b l e W/cmJ^ = C o n d u c t i v i d a d m e d i a en el a n i l l o rw/cm°c]r . = R a d i o e x t e r i o r del a n i l l o fcm]SX L ]_ J

r t = R a d i o i n t e r i o r d e l a n i l l o f c r n l

- 11 -

En el caso de e x i s t i r un " g a p " de un gas ( h e l i o ) , como es elcaso de la cápsula (Versión 2 ) , el salto de t e m p e r a t u r a en elm i s m o se calcula de forma iterativa m e d i a n t e las e x p r e s i o n e ss i g u i e n t e s :

A T = *: (8)2.TT.r . h

d o n d e :

X = P o t e n c i a lineal de la varilla c o m b u s t i b l e W/cm

r = radio e x t e r i o r del gap ícmlf ? 1h = c o e f i c i e n t e de t r a n s m i s i ó n del calor en el gap W/cm °CJ

El c o e f i c i e n t e h puede e x p r e s a r s e en el caso de anchuras degap a p r e c i a b l e s por la r e l a c i ó n :

donde :

n = c o n d u c t i v i d a d m e d i a del gap de helio W/cm°C

b = anchura radial del gap fe mi

La c o n d u c t i v i d a d k ue e s » a su v e z > de I a f o r m a :

La t e m p e r a t u r a media en el gap se d e f i n e c o m o :

"j = T i n t + T e x t (11)

- 12 -

d o n d e :

T. = t e m p e r a t u r a de la cara interna del gap r C J y

T . = t e m p e r a t u r a de la cara externa del gap f°cl

Si el gas de relleno fuera una mezcla de dos gases entre ellosel H e , la c o n d u c t i v i d a d del espacio vacio (gap) se r í a :

xi / X 2 — n 7 Q1 x ¿ * x (T+273)0-79

(12)

donde:

1c = constante del He (/x = 14.7xlO"6)

= constante del segundo gas {f\0 =2,7xlO~ para el N?)

x1+x2=i

La lista del programa T E C A P , junto con la lectura de datos ylos datos de ent r a d a c o r r e s p o n d i e n t e a las c á p s u l a s de las v e r -siones 1 y 2, se dan en el Anexo..

El p r o g r a m a c o n s i d e r a la d e p e n d e n c i a de la t e m p e r a t u r a de lasc o n d u c t i v i d a d e s t é r m i c a s de cada uno de los me d i o s Fig. 6.

En las F i g s . 7 y 8 se dan los pe r f i l e s de t e m p e r a t u r a para lasdos c á p s u l a s de ir r a d i a c i ó n (versión 1 y 2 ) .

La t e m p e r a t u r a m e d i d a por los t e r m o p a r e s a d o s a d o s a la vaina es lare i n a n t e a una d i s t a n c i a de 0,5 mm de ésta ern el interior del N a K ,por t r a t a r s e de t e r m o p a r e s de 1 mm de d i á m e t r o e x t e r i o r .

- 13 -

En las t a b l a s 1 y 2 se dan los r e s u l t a d o s de las t e m p e r a t u r a se x t e r i o r e s de la vaina T u ° c Y de "los t e r m o p a r e s T T E °C ,para d i s t i n t a s p o t e n c i a s l i n e a l e s . Las Figs. 9 y l O r e p r e s e n t a ng r á f i c a m e n t e los r e s u l t a d o s a n t e r i o r e s .

4.3. C o n v e c c i ó n del NaK en el i n t e r i o r de la c á p s u l a

Al pasar una c o r r i e n t e c a l o r í f i c a a t r a v é s de un m e d i o g a s e o s oó l í q u i d o se crea un g r a d i e n t e de t e m p e r a t u r a s que genera unac o r r i e n t e de c o n v e c c i ó n natural con el s u b s i g u i e n t e t r a n s p o r t ede masa de las zonas más d e n s a s a las m e n o s .

S e g ú n [8J , c u a n d o el p r o d u c t o de los n ú m e r o s de G r a s h o f y deP r a n d t l s G r x P r , es s u p e r i o r a un c i e r t o u m b r a l , 2 0 0 0 , e m p i e z ala c o n v e c c i ó n n a t u r a l .

La c o n v e c c i ó n en el NaK no es d e s e a d a por p o d e r c a u s a r o s c i l a -c i o n e s en el v a l o r de la t e m p e r a t u r a de la v a i n a y en la m e d i d ade los t e r m o p a r e s . En la c á p s u l a - V e r s i ó n 1 de p o t e n c i a lineale l e v a d a y, por c o n s i g u i e n t e de e l e v a d o s g r a d i e n t e s de t e m p e r a -tura en los e s p a c i o s de NaK, s e r í a p r e s u m i b l e el f e n ó m e n o dec o n v e c c i ó n . En estas c o n d i c i o n e s y como m e d i d a de s e g u r i d a d seha d i s e ñ a d o un tubo de a c e r o i n o x i d a b l e de 0,2 mm de e s p e s o rl l a m a d o de a n t i c o n v e c c i ó n , e n t r e la v a i n a y el tubo i n t e r m e d i o .

Q u e d a , p u e s , por c o m p r o b a r la i n e x i s t e n c i a de c o n v e c c i ó n en elNaK de 1 a c á p s u l a .

Para el e s p a c i o de NaK e n t r e la vaina y el tubo de a n t i c o n v e c c i ó n

g fQGr = J—j , (13)

\ C

Pr = P , (14)

- 14 -

el producto GrxPr toma la forma:

Gr xPr = — : r- (l5)

Las magnitudes 9, C se consideran a la temperatura me-dia del NaK, Fig. 11.

T m = Temperatura media en el NaK (=484°C)g = Constante de la gravedad (=l,27xlO8 m/h 2)f = Densidad (755 Kg/m 3)(3 = Coeficiente volumétrico de dilatación térmica ( = 2,96x10

C = Capacidad calorífica (0,209 Kcal/Kg x K)8 = Anchura del canal (=l,25xl03m)

= Caida de temperatura (=76 K)'1 = Viscosidad dinámica (=0,642 Kg/hxm )Á = Conductividae térmica (22,7 Kcal/mxhx K)

Sustituyendo los valores anteriores en la expresión (15) seobti ene:

GrxPr = 46

Este valor es muy inferior al umbral de convección» por lo queno es de esperar que ésta se produzca. Entre el tubo de anti-convección y el tubo intermedio de zircaloy el valor de GrxPres aun inferior (=3 0 ) .

El espacio de NaK entre el tubo intermedio de Zy y el tubo dela cápsula debe ser calculado» a pesar de sus temperaturas infe-riores respecto a las anteriores, por tener mayor anchura( S = 2 , 5 x l 0 " 3 m ) :

- 15 -

Tm = 1 6 0 ° C$ = 2 . 7 x l O " 4 K " 1

C = 0 , 2 1 9 K c a l / K g . K

S = 8 2 6 K g / m 3

uu = 1 , 3 4 1 K g / h x m^ = 2 1 . 5 K c a l / m . h . K

AT = 69 K

Sustituyendo estos valores en la expresión (15) se obtiene elresultado siguiente:

GrxPr = 193

Tampoco en este espacio de NaK es de esperar convección.

En el caso relativo a la cápsula-Versión 2, de espacios de NaKde 1.8 y 2.5 mm y gradientes de temperaturas de 47 K y 31 K,los resultados de GrxPr que se obtienen son de 94 y 7 4 S respectiv a m e n t e , por lo que no es de temer ninguna convección en esteti po de cápsula .

4.4. Resistencia mecánica de la vaina de las varillas combus-

tibles .

Como se ha dicho a n t e r i o r m e n t e , el programa I V 0 - F R 2 - V g 7 ,comprende la irradiación de 12 varillas c o m b u s t i b l e s , hasta ungrado de quemado máximo del 1%, correspondiente a un tiempode irradiación de unas 10.000 h o r a s . La vaina está sometidaa las tensiones y deformaciones que pr o v o c a n , por una parte,la presión interna de los gases de fisión, y, por otra, lasinteracciones cíclicas entre combustible y vaina. Las caidasde temperatura en la vaina,origen de las tensiones térmicas,son de 48 K para X = 450 W/cm (Versión 1) y de 20 K paraX = 200 W/cm (Versión 2) .

- 16 -

La p r e s i ó n d e c o n t a c t o del c o m b u s t i b l e s o b r e la v a i n a o b e d e c e a lac o n j u n c i ón d e :

- P r e s i ó n c r e c i e n t e d e l o s g a s e s ( f i s i ó n + r e l l e n o )- I n t e r a c c i ó n s ó l i d a e n t r e el c o m b u s t i b l e y la v a i n a .

En el c a s o d e u n a p o t e n c i a l i n e a l d e 4 5 0 W / c m y 1 0 0 0 0 h o r a s d e i r r a -d i a c i ó n » y s u p o n i e n d o , c o n s e r v a t i v a m e n t e , q u e se l i b e r a el 1 0 0 %d e l o s g a s e s d e f i s i ó n p r o d u c i d o s , se o b t i e n e u n a c a n t i d a d de é s t o sd e 2 x 1 0 " m o l e s . E s t a c a n t i d a d j u n t o c o n l o s g a s e s d e r e l l e n o , alo c u p a r el v o l u m e n l i b r e en el i n t e r i o r d e la v a r i l l a ( p l e n u m = 1 , 5 4c m y h u e l g o ( g a p ) e n t r e c o m b u s t i b l e y v a i n a = 0 , 2 1 cm ) g e n e r a »en f u n c i ó n d e la t e m p e r a t u r a d e l o s g a s e s , la p r e s i ó n s i g u i e n t e :

bar

20

100

200

500

26

33

51

69

E s t o s v a l o r e s de p r e s i ó n s o n m á x i m o s d a d a s l a s c o n d i c i o n e sc o n s e r v a t i v a s c o n s i d e r a d a s .

S u p o n i e n d o q u e la p r e s i ó n d e l o s g a s e s d e f i s i ó n c r e c e l i n e a l -m e n t e c o n el t i e m p o de i r r a d i a c i ó n , l a s d e f o r m a c i o n e s d e la v a i n ad e b i d a s a la f l u e n c i a i n d u c i d a p o r d i c h a p r e s i ó n , £ e, s e c a l c u -l a n m e d i a n t e la e x p r e s i ó n s i g u i e n t e :

toRT to

c o s h ( —RT

( 1 6 )

d o n d e :

¿ t o = 6 , 5 1 3 x 1 015

- 17 -

Q = 91000 Cal/MolV* = 0,4967 Cal/cm2/MolxN

R = 1,98 Cal/Mol KTo = 10000 hT = 843 K (temperatura de la cara interior de la vaina

para % = 450 W/cm) .

2(Jé , tensión tangencial al final de la irradiación N/cm , secalcula a p l i c a n d o la e x p r e s i ó n c l á s i c a :

P x R(Te = 9 (17)

d o n d e :

P = Presión de los gases a las 10000 h (69 b a 500°C)

R = Radio medio de la vaina (0,355 c m ) .S = Espesor de la vaina (0,050 c m ) .

o

L a t e n s i ó n t a n g e n c i al CJi al c a n z a el v a l o r d e 4 8 0 0 N / c m . S u s t i -t u y e n d o l o s v a l o r e s a n t e r i o r e s e n la e x p r e s i ó n ( 1 7 ) se o b t i e n e

£ e= 0.012 %

Este valor es muy inferior al 0,2% e s t a b l e c i d o como d e f o r m a -ción máxima por los c r i t e r i o s de diseño de barras c o m b u s t i b l e spara r e a c t o r e s r á p i d o s .

4.5. S o l i c i t u d e s m e c á n i c a s en la pared de la cápsula

T e n s i o n e s térmicas

El tubo de la cápsula es de acero i n o x i d a b l e del tipo: 1.4571/80

- 11

Las t e n s i o n e s t é r m i c a s en las c a r a s i n t e r n a y e x t e r n a de la

pare d del tubo de la c á p s u l a se c a l c u l a n s e g ú n las e x p r e s i o n e s

s i g u i e n t e s :

»int" 4(1 - V )1 +

1 + int

ext

(compres ion) (18)

ent.extE -

4(1 -V )1 +

1 + ' ext

rint

(tensión) (19)

donde:

E =V =

rintrext

módulo de elasticidad (=16800 Kp/mm )

módulo de Poisson (=0,32)

coeficiente de dilatación lineal (=15,7x10" K~ )

caída temperatura en el tubo ( = 55K para X =450 W/cm,

Capsula 1 ) .

radio interno del tubo (12 mm)

radio externo del tubo (13,5 mm)

Sustituyendo los valores anteriores en (18) y (ig) se obtiene

C T t s i n t

CTt.ext

.0 Kp/mm'

1 0 ' 4

- 19 -

Tens i o n e s por presión interna

Por otra p a r t e , la presión interna del gas He de relleno (a 1bar) permanece inferior a los 3 b en con d i c i o n e s normales def u n c i o n a m i e n t o .

Las tensiones en el tubo por causa de esta presión serían:

S u s t i t u y e n d o en esta fórmula los v a l o r e s :

p = 0,03 K p / m m 2

r = 12 s 7 5 mms = 1,5 mm,

o

se obtiene el resultado para <r de 0,26 Kp/mm

Tensiones totales

CTt + <y = 10.4+0.26 ~ 10.7 Kp/mm 2

Este valor es inferior en un factor 2 al limite elástico delmaterial Q~~

0.2

En la Cápsula-Versión 2, las tensiones térmicas en el tubo dela cápsula se reducen a prácticamente la mitad respecto a laCápsula-Versión 1, ya que la caida térmica en dicho tubo esmenor (25 K ) .

- 20 -

4.6. S o l i c i t u d e s m e c á n i c a s en los tubos i n t e r m e d i o s

Los tubos i n t e r m e d i o s están s o m e t i d o s a t e n s i o n e s de origent é r m i c o s cuyo nivel no deberá s o b r e p a s a r los límites de elasticidad (T0.2 del m a t e r i a l .

En la C á p s u l a - V e r s i ó n 1, las t e n s i o n e s en el tubo de zircaloyse c a l c u l a n s u s t i t u y e n d o en las e x p r e s i o n e s (18) y (19) loss i g u i e n t e s v a l o r e s :

E = 8000 K p / m m 2

V = 0,41<*• = 6 x l O " 6 K" 1

A T = 178 Kr i n t = 6,5 mmr e x t = 9,5 mm

obteniéndose los resultados:

01 -• f = - 7.9 Kp/mm (compresión)

CTt ext = + 6,6 Kp/mm (tensión)

Estos valores permanecen inferiores al limite elástico (Tb.2del zircaloy en un factor de 2, aproximadamente.

Las deformaciones plásticas debidas a este estado de tensionespueden considerarse, en la práctica, como insignificantes.

5. INVENTARIO Y ACTIVIDAD DEL COMBUSTIBLE

5•1 • Método de cálculo (Programa ORIGEN)

El manejo y seguridad de la cápsula de irradiación exige el

conocimiento del inventario isotópico del combustible y su

- 21 -

actividad. Especial atención merecen aquellos isótopos suscepti-bles de escape en el caso hipotético de rotura de los recintoscorrespondientes de la cápsula.

Con este fin se ha empleado el programa ORIGEN/9/. Este progra-ma investiga las cadenas radiactivas de los isótopos del combuS'tibie y de los subsiguientes productos de fisión durante lairradiación y tiempo de enfriamiento.

El programa ORIGEN caracteriza el flujo neutrónico en elreactor mediante tres factores, TERM, RES y FAST, cuyo signifi-cado es el siguiente:

TERM =\/tL xT

To = 293 K

T = 323 K (Refrigerante 50°C)

RES : Cociente entre el flujo de resonancias por unidad de letar-gía y el flujo neutrónico térmico.

FAST : Cociente entre el flujo neutrónico supefior a 1 MeV yel flujo térmico, multiplicado por el factor 1.45.

Teniendo en cuenta los datos térmicos y nucleares del reactorFR2 se han obtenido los valores siguientes:

TERM = 0.84RES = 0.013FAST = 0.025

- 22 -

5.2. Inventario del combustible

Los resultados de la variación de la concentración isotópica

obtenidos en el caso de un combustible con el 15% de Plutonio

limpio (93% Pu-239; 6,32% Pu-240; 0,6% Pu-241 y 0,02% Pu 2 4 2 ) ,

y referidos a una varilla (26.89 gr) para tiempos de irradia-

ción de 300 y 10000 h se dan en la tabla siguiente (para obte-

ner el número de átomos correspondiente a cada isótopo hay que

multiplicar los valores de la tabla por el número de Avogadro

6.025xl0 2 3 a t / M o l ) :

U-235

U-238

Pu-239

Pu-240

Pu-241

Pu-242

Tiempo de irradiación, h

0

6,10xl0" 4

8,45xlO" 2

l,38xlO" 2

9,35xlO" 4

8,84xlO" 5

2,93xlO" 6

300

6,06xl0" 4

8,45xlO" 2

l,35xlO~ 2

l,01xl0" 3

9,02xl0" 5

3,40xl0~ 6

10.000

4,52xlO" 4

8,44xlO" 2

4,95xlO" 3

3,13xlO" 3

3,26xlO" 4

5,45xlO" 5

5.3. Actividad del combustible

La actividad de una varilla combustible al final de una irra-

diación de 300 h y 10.000 h y tiempos de enfriamiento compren'

didos entre 0 y 180 días, calculada con el programa ORIGEN,

- 23 -

se da en las tablas 3 a 6 y F i g s . 12 y 13 r e s p e c t i v a m e n t e . La

a c t i v i d a d se e x p r e s a en c u r i o s y f o t o n e s / s , r e s p e c t i v a m e n t e . La

c o r r e s p o n d e n c i a e n t r e ambas u n i d a d e s varía de un isótopo a otro

en f u n c i ó n del e s p e c t r o ~fi y de las tasas de p r o d u c c i ó n de p a r t i -

c u l a s gamma por d e s i n t e g r a c i ó n para las d i s t i n t a s e n e r g í a s de

e m i s i ó n .

Los i s ó t o p o s en e s t a s t a b l a s se d i f e r e n c i a n en e l e m e n t o s l i g e r o s ,

p r o d u c t o s de f i s i ó n y m e t a l e s p e s a d o s . Como e l e m e n t o s ligeros se

c o n s i d e r a n s entre o t r o s , los m a t e r i a l e s e s t r u c t u r a l es i los pro-

.ductos de f i s i ó n , a su v e z , c o m p r e n d e n d e s d e el Z n - 7 2 hasta el

E r - 1 6 7 ; y i o s m e t a l e s p e s a d o s c o n t i e n e n , entre o t r o s , todos los

m a t e r i a l e s f i s i o n a b l e s , y e n d o del Tl-207 al E s - 2 5 3 .

De los r e s u l t a d o s a n t e r i o r e s se d e d u c e que la a c t i v i d a d de las

b a r r a s c o m b u s t i b l e s al final de la i r r a d i a c i ó n es p r á c t i c a m e n t e

i n d e p e n d i e n t e de la d u r a c i ó n de la m i s m a de 3 0 0 h a 1 0 . 0 0 0 h. La

a c t i v i d a d d e c r e c e r á p i d a m e n t e con el t i e m p o de e n f r i a m i e n t o , sien-

do m a y o r para t i e m p o s de i r r a d i a c i ó n m a y o r e s . El d e c r e c i m i e n t o

más i n t e n s o se o b s e r v a en los p r i m e r o s días de e n f r i a m i e n t o de

1 as b a r r a s .

Los e l e m e n t o s g a s e o s o s Xe y Kr d e c r e c e n t a m b i é n r á p i d a m e n t e con

el t i e m p o de e n f r i a m i e n t o . Las a c t i v i d a d e s c o r r e s p o n d i e n t e s a

t i e m p o s de i r r a d i a c i ó n de 300 y 1 0 . 0 0 0 h se dan en las F i g s , 14 y

1 5 . De la m i s m a m a n e r a , la a c t i v i d a d del y o d o se da en las F i g s .

16 y 1 7 .

Por otra p a r t e , los h a l ó g e n o s que e s c a p a s e n al NaK en una e v e n -

tual r o t u r a , q u e d a r í a n a t r a p a d o s en el m i s m o en un 9 9 , 9 %

/ 1 0 y 1 1 / .

5.4. C o m p a r a c i ó n de la a c t i v i d a d del c o m b u s t i b l e dada por el

p r o g r a m a ORIGEN y -la o b t e n i d a con f o r m u l a s e m p í r i c a s

La tasa de r a d i a c i ó n ]j" por f i s i ó n para c o m b u s t i b l e s a base de

u r a n i o viene dada por la e x p r e s i ó n e m p í r i c a s i g u i e n t e / 1 2 / :

- 24 -

= l s 9 x l 0 "6 - t " 1 > 2 fotones/s.fisión (20)

donde t es tiempo en días transcurrido a partir de que se p r o •duce una fisión.

El número de fisiones por cm . producido en el intervalo detiempo comprendido entre T y T+dT es el siguien t e :

• c^-dT (21)

donde A-o es la potencia lineal de la barra c o m b u s t i b l e , W/cm ,supuesta constante durante la irradiación,, y oC el número defisiones por día correspondientes a 1 vatio de potencia(<X. = 2 9 6 8 x l 0

1 5 fisión/día, vatio) .

Integrando a todo el tiempo de irrad i a c i ó n , To Sías ,

T T+dT1

To

"V"t

z

se obtiene la actividad total Aal tiempo de enfriamiento ( t - T ) :

. cmfotones/s.cm correspondiente

A =1 T° l,9xlO"6xXo •* '(T-T)'1'2 dT =o

- 0 , 2 _•£ -0,2"= 2,55xl010x (L-To) (22)

Aplicando la expresión anterior al caso de una varilla de 8 cmde columna combustible para distintos tiempos de enf r i a m i e n t o ,

- 25 -

d o n d e :

= 4 5 0 W / c m y

T = 1 0 0 0 0 h = 4 1 7 d í a s ,

se o b t i e n e n las a c t i v i d a d e s e x p r e s a d a s en la T a b l a 7 . E s t o sr e s u l t a d o s c o n c u e r d a n con los o b t e n i d o s m e d i a n t e el p r o g r a m aO R I G E N , a p e s a r de que la r e l a c i ó n e m p í r i c a (20) se r e f i e r ea un c o m b u s t i b l e a b a s e de u r a n i o (la t a s a de p r o d u c c i ó n dep r o d u c t o s de f i s i ó n del U - 2 3 5 y del P u - 2 3 9 no se d i f e r e n c i a nr a d i c a l m e n t e ) .

5 . 5 . A c t i v i d a d del N a K en el i n t e r i o r de la c á p s u l a

C o n s e r v a t i v a m e n t e , se ha 'supuesto q u e el f l u j o n e u t r ó n i c o esc o n s t a n t e en las t r e s v a r i l l a s de una c á p s u l a , h a b i é n d o s et e n i d o en c u e n t a la d e p r e s i ó n de f l u j o en el i n t e r i o r de lac á p s u l a Fig. 1 8 . El f l u j o m e d i o en el c o m b u s t i b l e es del , 6 x l O 1 3 n / c m 2 . s .

La a c t i v i d a d de c a d a uno de los e s p a c i o s de N a K se ha c a l c u l a d ocon el p r o g r a m a O R I G E N . Los r e s u l t a d o s r e f e r i d o s a 1 cm dec o l u m n a de N a K (^ 2,17 g r a m o s ) se dan en la T a b l a 8 p a r a d i f e -r e n t e s t i e m p o s de e n f r i a m i e n t o . En la T a b l a 9 se e x p r e s a ,i g u a l m e n t e , la a c t i v i d a d del N a K por c m . de c á p s u l a , en f o t o n e s / s ,p o r i n t e r v a l o s de e n e r g í a ~{f de e m i s i ó n e n t r e 0,3 MeV y 3,25 M e V .C o m o p u e d e o b s e r v a r s e las e n e r g í a s p r e d o m i n a n t e s son 1,55 MeVy 2,75 M e V .

- 26 -

La actividad total del NaK contenido en la cápsula (131.44 gr)

sería :

Tiempo de

enfriami ento

días

0

1

2

3

4

5

Curi os

ORIGEN

418

131

42

13

4,2

1,3

Los valores hallados con el programa ORIGEN los hemos confirma-

do con las resultantes de las ecuaciones clásicas de la desinte-

gración en función del tiempo de irradiación y del enfriamiento

aplicados a los isótopos radiactivos: Na-23 ( <JZ|ct =0,531 b 9

T = 14,97 h, abundancia isotópica 100%) y K-41 ( 0 J c t * 1 > 2 b»

T = 12,46 h 5 abund.is. = 6 , 9 1 % ) .

Para cada uno de estos i s ó t o p o s , la actividad Act [desint/cm .s

al cabo de un tiempo t |VJ de enfriamiento se calcula mediante

la relación siguiente:

Act(t)= Act(t = 0)xe" / v t (23)

donde A es la constante de desintegración s .

La actividad al final de la irradiación A c t ( t = 0 ) , toma la

forma simpli fi cada:

Act(t=0) = °~act x cj> x

- 27 -

d o n d e :

t'^4-= s e c c i ó n e f i c a z m i c r o s c ó p i c a de a c t i v a c i ó n del isótopo

r a d i a c t i v or 21c m

(J) = f l u j o n e u t r ó n i c o t é r m i c o n/cm .s( (j) c o m b u s t i b l e = l , 6 x l O 1 3 ; Fig. 1 8 )

A = c o n c e n t r a c i ó n de á t o m o s del i s ó t o p o r a d i a c t i v o |at/cm

6. C O N S I D E R A C I O N E S S O B R E LA S E G U R I D A D DE LAS C A P S U L A S

Las c á p s u l a s d i s e ñ a d a s para el e x p e r i m e n t o I V 0 - F R 2 - V g 7 son deltipo 7 de a c u e r d o con la d e n o m i n a c i ó n e m p l e a d a por el KfKen las i r r a d i a c i o n e s de c o m b u s t i b l e s n u c l e a r e s . El tipo 7ha sido u t i l i z a d o con total é x i t o en i r r a d i a c i o n e s de b a r r a sc o m b u s t i b l e s a base de c a r b u r o s m i x t o s de u r a n i o y p l u t o n i o }

e x i s t i e n d o los i n f o r m e s de s e g u r i d a d c o r r e s p o n d i e n t e s / 6 / .E s t o s i n f o r m e s t i e n e n aún v i g e n c i a en la m a y o r í a de los puntosi m p o r t a n t e s . Las c á p s u l a s del experimento- IVO son pues dec a r a c t e r í s t i c a s más s e n c i l l a s y han de s o p o r t a r m e n o r e s solicitu-des t é r m i c a s y m e c á n i c a s que las del m i s m o t i p o usadas cona n t e r i o r i d a d . C o n s t a n de una sola pared de r e p a r a c i ó n entreel metal l í q u i d o NaK y el l í q u i d o r e f r i g e r a n t e D-O, a d i f e r e n -cia de los tipos a n t e r i o r e s que d i s p o n í a n de d o b l e pared conPb-Bi como metal l í q u i d o t r a n s m i s o r del c a l o r .

La e x p e r i e n c i a a c u m u l a d a con las 19 c á p s u l a s del tipo 7 yai r r a d i a d a s ha sido t o t a l m e n t e p o s i t i v a , h a b i é n d o s e llegado at i e m p o s de i r r a d i a c i ó n de hasta 700 d í a s de e x p o s i c i ó n a plenap o t e n c i a ( d . e . p . p ) y t o t a l i z a n d o las 7 0 0 0 c á p s u l a x d . e . p . p .sin el m e n o r a c c i d e n t e .

- 28 -

Las d i f e r e n c i a s e x i s t e n t e s e n t r e el a c t u a l d i s e ñ o I V 0 - F R 2 - V g 7y los a n t e r i o r e s del t i p o 7 de c á p s u l a s , s o n f a v o r a b l e s a las p r i -m e r a s c o m o p u e d e a p r e c i a r s e en los t r e s p u n t o s s i g u i e n t e s :

1. En l u g a r de b a r r a s c o m b u s t i b l e s de c a r b u r o s m i x t o s de 1 1 5 0W / c m de p o t e n c i a l i n e a l , se e m p l e a n b a r r a s de ó x i d o s m i x t o sde p o t e n c i a m á x i m a de 4 5 0 W / c m . C o m o c o n s e c u e n c i a , se t i e n e nm e n o r e s g r a d i e n t e s t é r m i c o s en los d i f e r e n t e s t u b o s de lasc á p s u l a s y por lo t a n t o t e n s i o n e s t é r m i c a s i n f e r i o r e s .A d e m á s , el p e l i g r o de r e a c c i ó n del c a r b u r o m i x t o con ela g u a r e f r i g e r a n t e en c a s o de r o t u r a de la v a i n a y del tubode la c á p s u l a se m i n i m i z a en el c a s o del ó x i d o m i x t o .

2. El t u b o de la c á p s u l a de 27 mm de d i á m e t r o y 1,5 mm dee s p e s o r en f u n c i ó n de la p e q u e ñ a p o t e n c i a lineal ( p e q u e ñ og r a d i e n t e de t e m p e r a t u r a ) p e r m i t e el uso del a c e r o i n o x i d a b l een l u g a r de una a l e a c i ó n de N i o b i o , m e n o s c o n o c i d a .

Con e s t o d e s a p a r e c e n los p r o b l e m a s de s o l d a d u r a y dee s t a n q u e i d a d en los p u n t o s de u n i ó n de la c á p s u l a de n i o b i ocon la c a b e z a de la c á p s u l a de a c e r o i n o x i d a b l e , e l i m i n á n -d o s e una s e r i e de d i f i c u l t a d e s de m a n e j o y m o n t a j e .

3. La c a n t i d a d de c o m b u s t i b l e es m e n o r y el i n v e n t a r i o dep r o d u c t o s de f i s i ó n es un f a c t o r 3 i n f e r i o r al u s a d o enlas a n t e r i o r e s i r r a d i a c i o n e s con b a r r a s de c a r b u r o m i x t o .

R e s u m i e n d o p u e d e a f i r m a r s e que el c o n c e p t o de c á p s u l a s del t i p o7 m o d i f i c a d o d i s e ñ a d a s p a r a el e x p e r i m e n t o I V 0 - F R 2 - V g 7 es aúnm á s s e g u r o que el u t i l i z a d o en a n t e r i o r e s v e r s i o n e s .

- 29 -

B I B L I O G R A F Í A

/ I / J.L. O t e r o , J. L ó p e z , G. M ü h l i n g , G. N e n t w i c h , S i t z u n g der g e -m i s c h t e n G f K / J E N - K o m m i s s i o n am 5/6.10.1977 en K a r l s r u h e .

/ 2 / G. M ü h l i n g , G. N e n t w i c h , H. El b e l s E. D e q u i d t , P. Luis yL u i s , J. L ó p e z , J.L. O t e r o , S i t z u n g der g e m i s c h t e nG f K / J E N - K o m m i s s i o n am 1 6 / 1 7 . 1 . 1 9 7 6 en M a d r i d .

/ 3 / H. E1 be 1 s G r u n d a u s l e g u n g flir ein E x p e r i m e n t zur . Bestrahl ungh o c h d l c h t e n M i s c h o x i d - B r e n n s t o f f s aus u n t e r s c h i e d l i c h e nH e r s t e l l u n g s v e r f a h r e nIMF I I I / B E M - N o t i z N r . 167 del 2 4 . 4 . 1 9 7 9 .

/ 4 / H. El be 1» J. L ó p e z J i m é n e z , A u x l e g u n g s b e r i c h t zur I V 0 - F R 2 - V g 7 ,P S B - B e r i c h t en p r e p a r a c i ó n

/ 5 / H. Há'fner, B e s t r a h l u n g weiterer K a p s e l v e r s u c h s e i n s a t z evom Typ 7-Notiz an K T B / F R 2 del 1 7 . 2 . 1 9 7 8

/ 6 / H. H a f n e r , S i c h e r h e i t s b e r i c h t für F R 2 - K a p s e l v e r s u c h s e i n s a t z emit e n i w a n d i g e r N a K - K a p s e l zur B e s t r a h l u n g von H o c h l e i s t u n g s -b r e n n s t a b e n , KfK 1 1 4 3 , J u n i o 1.970

III N u c l e a r E n g i n e e r i n g H a n d b o o k , Me G r a w - H i l l , 1958

/ 8 / U. G r i g u l l , Die G r u n d g e s e t z e der W á r m e ü b e r t r a g u n g » S p r i n g e r -Verlag Berling 1959

191 M.J. B e l l , O R I G E N : The ORNL Isotope G e n e r a t i o n and D e p l e t i o nC o d e , Mayo 1 . 9 7 3 , O R N L - 4 6 2 8

110/ W , P , K u n k e l , D.M. E l l i o t , A . S . G i b s o n , In Pile E x p e r i m e n t son R e t e n t i o n of Fission P r o d u c t s in 5 0 0 ° F S o d i u m , N A A - S R - 9 1 6 3

- 30 -

lili G.L. O ' N e i l l , J.H. D a v i e s , M . L . J o h s o n , D e m o n s t r a t i o nof F i s s i o n Gas V e n t i n g from Fast O x i d e - R e a c t o r F u e ! ,T r a n s a c t i o n of A N S . V o l . 7, N° 1, p. 92 (Junio 1 . 9 6 4 ) .

/ 1 2 / S. G l a s s t o n e , N u c l e a r R e a c t o r E n g i n e e r i n g , D. Van N o s t r a n dC o m p a n y , I N C , 1 9 6 3 , p á g . 9 8 .

- 31 -

Tabla 1: T e m p e r a t u r a e x t e r i o r de la vaina (T,,) y del

t e r m o p a r (Tjr) para d i f e r e n t e s valores de la

potencia lineal ( % ) ( C á p s u l a - V e r s i ó n 1)

"X/w/cn¡7

100

150

200

250

275

300

325

350

375

400

425

450

475

500

525

550

575

600

TTE/°C7

159

211

262

311

336

360

384

407

430

453

476

499

521

544

566

589

610

633

TH/"°C7

165

219

273

325

350

375

400

425

450

474

498

522

546

570

592

617

641

665

- 32 -

T a b l a 2 : T e m p e r a t u r a e x t e r i o r de la v a i n a ( T H ) y

del t e r m o p a r (T-¡-r) p a r a d i f e r e n t e s valo-

res de la p o t e n c i a lineal ( % ) ( C á p s u l a -

-Versi ón 2)

X/W/cm/

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

T í°cl'TE L y

310

380

445

506

565

621

676

729

780

829

316

387

454

517

577

636

693

748

801

852

Tabla 3: Actividad de una varilla combustible [curios];X=450W/cm (0 = l,6xlO 1 3 n/cm 2.s); 8 cm. decolumna combustible; Tiempo de irradiación300 h; 15% Pu (limpio)

Elementos1igeros

Productosde fisión

Metal espesados

Total

Tiempo de enfriamiento fdíasl

0

2,5E5

1.5E4

75,1

1S5E4

0,1

-

3.5E3

54,2

3,5E3

1

-

1,9E3

29,3

1.9E3

2

-

1.3E3

22,4

1.4E3

4

-

900

13,5

911

8

-

559

5,9

618

16

-

316

2,8

319

20

-

259

2,6

262

30

-

178

2,5

181

60

-

88,7

2,4

91

90

-

56,6

2,4

59

180

-

23,5

2,4

26

OJOJ

•Tabla 4: Actividad de una varilla combustible [fotones/sj ;# = 4 5 0 W/CIÍI (0 = l,6xlO 1 3 n / c m 2 . s ) ; 8 cm. decolumna combustible; tiempo de irradiación300 h; 15% Pu

El ementos1igeros

Productosde fisión

Metal esPesados

Total

Tiempo de enfriamiento (días)

0

9.4E5

4S3E14

2.5E12

4.3E14

0,1

-

1.E14

2.2E12

1.0E14

1

-

5, 5E13

1.2E12

5.6E13

2

-

3.8E13

8.6E11

3.9E13

4

-

2.5E13

4.8E11

2.6E13

8

-

1.5E13

1.5E11

196E13

16

-

7S9E12

1.5E10

8.0E12

20

-

6.3E12

4.8E9

6.3E12

30

-

4.0E12

7,8E8

4»0E12

60

-

1.8E12

5.6E8

1.8E12

90

-

1.1E12

5.6E8

1, 1E12

180

-

4.6E11

5,6E8

4.6E11

Tabla 5: Actividad de una varilla combustible [curios ; X = 450 W/cm;

{rf = 1,6x10 n/cm . s ) , 8 cm. de columna combustible;

tiempo de irradiación 10.000 h; 15% Pu

Elementos1 i g e r o s

Productosde fisión

Metalespesados

Total

Tiempo de enfriamiento [días]

0

5,4E5

1.4E4

1.7E2

1.4E4i . —.

0,1

-

5,1E3

116,3

5.2E3

1

-

3 E3

68,6

3.1E3

2

-

2,5E3

53

2,6E3

4

-

2.1E3

33,3

2,1E3

8

-

1.7E3

16,4

1,7E3

16

-

1.3E3

9,6

1,3E3

20

-

1.2E3

9,1

1.2E3

30

-

1.0E3

8,8

1.0E3

60

-

7,2E2

8,7

7.3E2

90

-

5 ,6E2

8,6

5,6E2

180

-

3,2E2

8,4

3,3E2

coen

Tabla 6: Actividad de una varilla combustible fotones/s ; X = 4 5 0 W / c m ;

(0 = 1,6 xlO n/cm . s ) ; 8 ctn. de columna combustible; tiempo

irradiación 10000 h; 15% Pu

Elementos1 igeros

Productos

de fisión

Metal esPesados

Total

Tiempo de enfriamiento [días)

0

2 E6

3,9E14

5.4E12

3.9E14

0,1

-

1.3E14

4.4E12

1.3E14

1

-

7.6E13

2.6E12

7.9E13

2

-

6.2E13

1.9E12

6.4E13

4

-

4.9E14

1.1E12

5 E13

8

-

3.8E13

3.3E11

3.8E13

16

-

2.8E13

3.3E10

2.8E13

20

-

2,5E13

1.2E10

2,5E13

30

-

2 E13

2,5E10

2E13

60

-

1.3E13

1.8E9

1.3E13

90

-

9,8E12

1.8E9

9.8E12

180

-

4,7E12

1.9E9

4.7E12

oocr>

- 37 -

Tabla 7: Actividad de una varilla combustible

Pfotones/sj mediante una fórmula empi

r i c a ; Y = 4 5 0 W / c m s 8 cm de columna

c o m b u s t i b l e , tiempo de irradiación

10.000 h

Tiempo de

enfriamiento

[días] CC-To)

1

2

4

8

16

20

30

60

90

180

Actividad fotones/s

6,43xlO13

4,87 "

4,22 "

3,32 "

2,5 5 "

2,32 "

1,94 "

1,37 "

1,09 "

6,93xlO12

0 0 -

I

«B

o

co

" O

o

c0)

E

s-

EOÍ

CU

-o

oo.E0)

-r—

H-

LO

co

•CM

j—H

o

0)s:

LU

LU

coCTi

LOLU

oo

<x>LU

1—4

iX>LU

LO

r̂LU

o•>

CM

LUr-H

CO

oo

o

ooLUIX)

*

LU00

r-H

LUCO

1X3

LOLUIX)

CM

IX)LUCTi

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CTi

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Varilla N°

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Varilla N

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< 200 W/cm

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143cm3 NaK

Los termopares TE 3 , 5 y 8 esta'n alineados.

F i g . l . _ Datos de diseño de las Cápsulas y V a r i l l a s combustibles

PESTILLO DESUSPENSIÓN ~

ENCHUFE

TUBOSESPIRALES

MATERIAL PROTECTOR

PARTESUPERIOR'

TUBO PARA DETECCIÓN DEPRODUCTOS DE FISIÓN

TERMOPAR PARA MEDIDADE TEMPERATURA DELREFRIGERANTE.

PIEZA DE RETORNO DELREFRIGERANTE

ACOPLAMIENTO

PAREJA DE TAPONES

JUNTA TORICA

CASQUILLO ROSCADO

TUBERÍA DE RETORNO

TUBERÍA DE ADMISIÓNDE AGUA

PROLONGADOR

-TUBO PORTADOR

TERMOPAR

TUBO DE LACAPSULA

BARRACOMBUSTIBLE

TUBOTERMEDIO

SODIO-POTASIO (Na

i g . 2 . - Dispositivo de irradiacio'n de la Cápsula Tipo 7a en e! FR 2 .

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Punto centrador- Combustibie(10 pastillas)

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— Punto centrador

Tolerancias según especificaciones

Máximo resal te del cordón de soldadura 0,2 mm.7

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1

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CANTIDAt

Guia del mue l le

Mue l le de presión

Tapón i n f e r i o r

Ta p ¿ n s u p e r i o r

VainaPastilla^ reproductoraPastilla combustible

DENOMINACIÓN

1.43011.4310

1.49701.4970

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0.20

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Fig .6 . - Conductividad térmica de los materiales de la capsula enfunción de la temperatura

1 Pastilla Combustible2 Vaina3 Na K4 Tubo Anticonveccio'n (Ac. Inox}5 Na K6 Tube I n t e r m e d i o ( Z y 2 )7 Na K8 Tubo de la Ca'psula (Ac. Inox.)9 Canal Refrigerante D£ O (50° C)

LEYENDA

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Fig. 7'.Distribución de Temperaturas en la Capsula X s450w //cnv (Versión I)

1 Postilla Combuttibit2 Vaina3 Na K4 Tubo (Ac. Inox.)3 Huelgo dt He6 Tubo (Ac. inox.}7 Na K3 Tubo (Ae. Inox.)9 Canal Rtfrigranti DgO (5C* C)

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Fig.9 ._ Temperatura de la superficie exterior de la vaina (TH ) y de los termopares (TTE) enfunción de la potencia lineal (Capsula versión 1)

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Fig.lO. _ Temperatura de la superficie exterior de la vaina (TH) yde los termopares ITTE) en función de !a potencia línea!(Ca'psula versión 2)

900

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Figil-Propiedades físicas del NaK(78°/oK) en función de la temperatura

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Actividad total(1 varilla)

8 cm. de columna combustible

_ Z = 450 w/cm.

15% Pu (Limpio) _

t irrad. = 10.000 h.

t irrod. = 300 h.

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50 100

Tiempo de en f r i am ien to ( O Í O S )

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F i g. 12: A c t i v i d a d t o t a l en c u r i o s de u n a v a r i l l a c o m b u s t i b l e en

f u n c i ó n del t i e m p o de e n f r i a m i e n t o o a r a 3 0 0 y 1 0 . 0 0 0 h o r a s

de i r r a d i aci ón

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Actividod total(1 varillo)

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1 = 450 w/cm.

15% Pu (Limpio)

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50 100 150

Tiempo de enfr iamiento (Dios)

Fig. 13: Actividad total en fotones/s de una varillacombustible en función del tiemoo de enfria-miento para 300 y 10.000 h. de irradiación.

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Actividad Xe y Kr(I varilla)

8cm. de columna combustible

2 - 4 5 0 w/cm.

t irrad. = 300 h.

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10 20 30 4 0 50 60

Tiempo de enfriaminto (Días)

F i g . 1 4 : A c t i v i d a d X e - K r e n f u n c i ó n d e l t i e m p o d e

e n f r i a m i e n t o D a r á 3 0 0 h d e i r r a d i a c i ó n .

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3Acfividod Xe y Kr

(1 varillo)

8cm. de columna combustible

Z = 450 w/cm. •

t. irrad. = 10.000 h.

15 % Pu (Limpio)

T i e m p o de e n f r i a m i e n t o ( Días)

H g . 1 5 : Actividad X-efKr en función del tiemno de en-friamiento Dará 10.000 horas de irradiación.

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Actividad del I

8cm. de columna combustible

Z = 450 w/cm.

t. ¡rrod. = 300 h.

15% Pu (Limpio)

10 20 30 4 0 50 60

T i e m p o de e n f r i a m i e n t o (D ios )

F i a . 1 6 : A c t i v i d a d I en fu n c i ó n del t i e m p o de e n -

f r i a m i e n t o para 300 horas de i r r a d i a c i ó n .

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actividad del I(! varilla)

8cm. de columna combustible

2 = 4 5 0 w/cm.

t. irrad. =10.000h.

15% Pu (Limpio)

Tiempo de enfriamiento ( Días )

F i g. 1 7 : A c t i v i d a d I en f u n c i ó n del t i e m o o de en f r i a ^m i e n t o p a r a 1 0 . 0 0 0 h o r a s de i r r a d i a c i ó n .

1 Pastillas Combustibles2 Vaina3 Na K4 Tubo Anticonvecaon (Ac. Inox)5 Na K

6 Tubo Intermedio ( Z y 2 )7 Na K8 Tubo de la Ca'psulo (Ac. Inox.)9 Canal Refrigerante D2O (5O°C)

LEYENDA

15% Pu Sucio

15% Pu Limpio

30% Pu Sucio

30% Pu Limpio

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18

J.E.N. 460

Junta de Energía Nuclear. División de Metalurgia. Madrid.

"Diseño de cápsulas de sodio-potasio de pared únicapara la irradiación de barras combustibles de reactoresrápidos (Programa IVO-FR2-Vg7). "LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; liFNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 f i g s .

En el marco del Convenio de Colaboración existente entre el Centro de Investí gacio-r

nes Nucleares de Karlsruhe y la Junta de Energía Nuclear, se lleva a cabo, en el reac-

t o r FR2 de Karlsruhe, la irradiación de 12 vari l las combustibles de óxidos mixtos de

172 mro de longitud (Programa IV0-FR2-Vg7), contenidas en 4 cápsulas de pared única y

NaK (78$ K) como medio transmisor del calor. Las cápsulas obedecen a dos diseños d i fe -

rentes según las condiciones de irradiación. Este Informe contiene los detalles del d i -

seño de ambos tipos de cápsulas junto con algunas consideraciones de seguridad requeri-

das para el permiso de irradiación.

J.E.N. 460

Junta de Energía Nuclear. División do Metalurgia. Madrid.

"Diseño de cápsulas de sodio-potasio de pared únicapara la irradiación de barras combustibles de reactoresrápidos (Programa IVO-FR2-Vg7). "

LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; HKFNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 f i gs .

En el marco del Convenio de Colaboración existente entre el Centro de Investigación

nes Nucleares de Karlsruhe y l á Junta de Energía Nuclear, se lleva a cabo, en el reac-

tor FR2 de Karlsruhe, la irradiación de 12 var i l las combustibles de óxidos mixtos de

172 IM de longitud (Programa IV0-FR2-Vg7), contenidas en 4 cápsulas de pared única y

NaK (78$ K) como medio transmisor del calor. Las cápsulas obedecen a dos diseños di fe-

rentes según las condiciones de irradiación. Este Informe contiene los detalles del d i -

seño de ambos tipos de cápsulas junto con algunas consideraciones de seguridad requeri-

das para el permiso de irradiación.

J.E.N. 460

Junta de Energía Nuclear. División de Metalurgia. Madrid.

"Diseño de cápsulas de sodio-potasio de pared únicapara la irradiación de barras combustibles de reactoresrápidos (Programa IVO-FR2-Vg7)."LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; HKFNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 f i g s .

En el marco del Convenio de Colaboración existente entre el Centro de Investigacio-

nes Nucleares de Karlsruhe y l a Junta de Energía Nuclear, se l leva a cabo, en el reac-

to r FR2 de Karlsruhe, la irradiación de 12 var i l las combustibles de óxidos mixtos de

172 mm de longitud (Programa IV0-FR2-Vg7), contenidas en 4 cápsulas de pared única y

NaK (78$ K) como medio transmisor del calor. Las cápsulas obedecen a dos diseños d i fe -

rentes según las condiciones de Irradiación. Este informe contiene los detalles del di-

seño de ambos tipos de cápsulas junto con algunas consideraciones de seguridad re-

l queridas para el permiso de irradiación.

J.E.N. 460

Junta de Energía Nuclear. División de Metalurgia. Madrid.

"Diseño de cápsulas de sodio-potasio de pared únicapara la irradiación de barras combustibles de reactoresirápidos (Programa IVO-FR2-Vg7). "

LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; HKFNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 f i g s .En el marco del Convenio de Colaboración existente entre el Centro de Investigacio-

nes Nucleares de Karlsruhe y la Junta de Energía Nuclear, se lleva a cabo, en el reac-

tor FR2 de Karlsruhe, la irradiación de 12 var i l las combustibles de óxidos mixtos de

172 mm de longitud (Programa IV0-FR2—Vg7}, contenidas en 4 cápsulas de pared única y

NaK (78/ K) como medio transmisor del calor. Las cápsulas obedecen a dos diseños d i fe-

rentes según las condiciones de Irradiación. Este informe contiene los detalles del d i -

seño de ambos tipos de cápsulas junto con algunas consideraciones de seguridad re -

queridas para el permiso de irradiación.

CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fue! rods.

Speciflcations.Sodioum. Potasium. FBR type reactors.

CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods.

Specifications. Sodioum. Potasium. FBR type reactors.

CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods.

Specifications. Sodium. Potasium. FBR type reactors.CLASIFICACIÓN INIS Y DESCRIPTORES: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods.

Specifications. Sodium. Potasium. FBR typo reactors.

J .E.N. 460

Junta de Energía Nuclear. División de Metalurgia. Madrid. i

"Design of single-walled NaK capsules for fast bree- i

cler fuel pins irradiation (IVO-FR2-Vg7 program)". iLÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; HWNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 figs. ¡

In Frame of the Joint Irradiation Programm IVO-FR2 between the Nuclear Research JCentre of Karlsruhe (RFA) and the Junta de Energía Nuclear (Spain) is carried out in •the FR2 reactor (Karlsruhe) the irradiation of 12 mixed-oxide fuel rods of 172 mm ilength. These test rods are f i rs t irradiated under various conditions in four modified1,FR2 capsule (Typ 7). Two wersions of single-walled NaK (78$ K) are used for this jpurpose. This report contains the design and description of these two capsule versions•as well as the considerations required to oftain tho operatins licence, supplemented iby tho relevant figures.

INIS CLASSIFICATION AND DESCRIPTORS: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods.Specifications. Sodioum. Potasium. FBR type reactors.

J .E. N.. 460

Jmta de Energía Nuclear. División do Metalurgia. Madrid.

"Design of single-walled NaK capsules for fast bree-der fuel pins irradiation (IVO-FEl2-Vg7 program)".LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; HÍFNER, II.E. (1979) 57 pp . 18 f i g s .

In Frame of the Joint Irradiation Programm IV0-FR2 between the Nuclear ResearchCentre of Karlsruhe (RFA) and the Junta de Energía Nuclear (Spain) is carried out inthe FR2 reactor (Karlsruhe the irradiation of 12 mixed-oxide fuel rods of 172 mmlength. These test rods are f irst irradiated under various conditions in four modifiedFR2 capsule (Typ 7). Two wersions of single-walled NaK (78$ K) are used for thispurpose. This report contains the design and description of these two capsule versionsas well as the considerations required to oftain the operatins licence, supplementedby the relevant figures.

INIS CLASSIFICATIÜN AND DESCRIPTORS: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods.Specifications. Sodioum. Potasium. FBR type reactors.

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¡ J . E . N 460J . E . N . 460

Junta de Energía Nuclear. División de Metalurgia. Madrid.

"Design of single-walled NaK capsules for fast bree-der fuel pins irradiation (IVO-FR.2-Vg7 program)".LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; IffiFNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 f i g s .

In Fratne of the Joint Irradiation Programm IV0-FR2 between the Nuclear Research

¡ Junta de Energía Nuclear. División de Metalurgia. Madrid.

i "Design of single-walled NaK capsules for fast bree-ider fuel pins iiradiation (IVO-FR2-Vg7 program)".{ LÓPEZ JIMÉNEZ, J . ; HKFNER, H.E. (1979) 57 pp. 18 f i g s .

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INIS CLASSIFICATION AND ESCRIPTORS: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods. ¡ INIS CLASSIFICATION AND DESCRIPTORS: E23. Capsules. Irradiation capsules. Fuel rods.Specifications. Sodioum. Potasium. FBR type reactors. {Spocifications. Sodioum. Potasium. FBR type reactors.