Characterisation of UO2 Spent Nuclear Fuel Samples containing Gd2O3 using Serpent2 Code

Abstract

De graad van verrijking in uraniumdioxide (UO2)-kernbrandstoffen is zodanig geëvolueerd dat de bijhorende overreactiviteit bij het opstarten van de reactor extra compensatie vereist door toevoeging van gadolinium(III)oxide (Gd2O3). Door de toenemende aanwezigheid van Gd2O3 heeft de nauwkeurige voorspelling van de isotopenevolutie en het vermogen gedurende de bestralingscycli echter een grotere invloed op de brandstofprestaties. Desondanks zijn er tot op heden geen studies verricht die de voorspellingsmogelijkheden van de SERPENT-2-brandstofdepletiecode voor laaggedoteerde UO2-Gd2O3-brandstofmonsters hebben beoordeeld. Daarom modelleert deze masterproef geselecteerde UO2-Gd2O3-monsters van verbruikte kernbrandstof (SNF) en vergelijkt ze met experimentele resultaten van radio-chemische analyses om de voorspellingscapaciteit van SERPENT-2 te beoordelen. De simulatiemodellen bevatten gegevens over het ontwerp van het splijtstofmonster en de operationele geschiedenis van de reactoren opgehaald uit de Spent Fuel Isotopic Composition 2.0 databank, die is ontwikkeld door de OESO/NEA. De acht geselecteerde SNF-monsters zijn afkomstig van de Japanse drukwaterreactoren (PWR’s) Takahama-3 en Ohi-2. Na het uitvoeren van de simulaties werden de nuclide-inventarissen vergeleken met behulp van de C/E-1-weergave. Voor beide PWR’s kwamen de berekende resultaten goed overeen met de experimentele resultaten. In het kader van de validatie van PWR-monsters waarin Gd2O3 meer voorkomt, kan de SERPENT-2-brandstofdepletiecode dan ook worden gebruikt.