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Analyse des barres de compensation au cobalt du réacteur CANDU-6 en géométrie exacte en utilisant le code DRAGON

Mudimbi Musongela

Master's thesis (2011)

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Abstract

Adjuster rods are part of the CANDU-6 reactor's reactivity mechanisms. In the Gentilly-2reactor, as in a few other CANDU reactors, these rods are made of Cobalt pencils, a material thatabsorbs thermal neutrons to help flatten the power distribution in order to achieve optimal powerdelivery while maintaining safe margins to maximum channel power. They also act as a reserveof positive reactivity in case a reactor trip occurs. The Cobalt adjuster rods exhibit a clustergeometry that was difficult to model accurately. As a result of the limitations in the lattice codesavailable in the past, the geometry of the various types of rods was cylinderized in order tocompute the incremental cross sections. Moreover, the fuel bundles surrounding the reactivitydevice in the super cell couldn't be modeled in their exact geometry. Therefore, a prehomogenizationof the cell in 2D was required for the supercell calculations. Theseapproximations were used in the reference methodology used in the Canadian nuclear industryfor the past years.The aim of this study is to introduce a new methodology that takes into account the progressachieved in the DRAGON lattice code. The new simulations will allow the comparisons of thetwo-groups incremental cross sections (ΔΣ) generated with the exact models and the annularmodels. Moreover, we will be able to evaluate the effect of these two models in the reactor coreusing the DONJON reactor code. The new data are expected to better represent the neutron fluxand power distribution in the reactor.The results of the study showed high relative variations in the incremental cross sections for thetwo models. However, the global effect in the reactivity of the core was very small. We foundthat the exact model lowered the reactivity by 1,8 mk compared to the annular model. Thetransport calculations performed in DRAGON were pretty much similar in both WINFRITH (69groups) and ENDF-B/V libraries (89 groups).

Résumé

Le réacteur CANDU-6 de la centrale Gentilly-2 comporte parmi ses mécanismes de réactivité desbarres de compensation situées en tout temps dans le coeur. Ces barres sont composées de cobalt,un matériel absorbant les neutrons thermiques et servent deux buts distincts. Tout d'abord, de parleur positionnement dans le coeur, elles permettent d'aplanir le flux neutronique dans les régionscentrales où ce dernier est plus élevé ce qui a pour effet d'optimiser la distribution de puissance.Ceci permet d'augmenter la puissance globale du réacteur tout en conservant des margessécuritaires par rapport à la puissance maximale de canal. Deuxièmement, les barres decompensation procurent une réserve de réactivité positive en cas de redémarrage du réacteur.Dans ce cas, elles peuvent être rapidement extraites du coeur.Les barres de compensation au cobalt présentent une géométrie en « clusters » qu'il n'étaitanciennement pas possible de modéliser avec les codes de calcul. Aussi, la méthodologieemployée dans l'industrie (méthodologie de référence) consistait à « cylindriser » les barres endes régions annulaires équivalentes. De plus, lors du calcul de super cellule, les grappes decombustible entourant le mécanisme ne pouvaient pas non plus être représentées dans leurgéométrie exacte. On procédait alors à une pré-homogénéisation de la cellule de combustible en3 régions afin de les représenter dans le calcul 3D.L'objectif de cette maîtrise est d'effectuer l'analyse des barres de compensation au cobalt enintroduisant une nouvelle méthodologie qui tient compte des progrès effectués dans le code deréseau DRAGON. Ces analyses permettront tout d'abord d'effectuer une comparaison dessections efficaces incrémentales (ΔΣ) à 2 groupes générées en utilisant les nouveaux modèlesavec les anciennes sections efficaces. Par la suite, il s'agira d'évaluer l'effet de ces nouvellessections efficaces sur le calcul de réacteur et le suivi du coeur.
Department: Department of Engineering Physics
Program: Génie énergétique
Academic/Research Directors: Guy Marleau
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/713/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 17 Feb 2012 15:02
Last Modified: 08 Nov 2022 19:56
Cite in APA 7: Musongela, M. (2011). Analyse des barres de compensation au cobalt du réacteur CANDU-6 en géométrie exacte en utilisant le code DRAGON [Master's thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/713/

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