Compilation and evaluation of validations of computer codes for spent nuclear fuel – a review
(2019) FYSK02 20191Nuclear physics
Department of Physics
- Abstract
- This report describes a systematic review regarding validations of calculations by measurements of isotopic compositions, or decay heat, on spent nuclear fuel, SNF. 15 relevant or otherwise interesting studies, were found. Two reports were chosen among the found studies and analyzed. One of the studies described validations made with experimental data from measurements of isotopic compositions on samples from SNF from three different BWR in Germany, Japan and USA. The other report treated validation of the ORIGEN code by calorimetric measurements of decay heat from SNF. The measurement were made at CLAB in Sweden. The design requirements for decay heat from the SNF in the final repository is in the order of a few percentage. The results... (More)
- This report describes a systematic review regarding validations of calculations by measurements of isotopic compositions, or decay heat, on spent nuclear fuel, SNF. 15 relevant or otherwise interesting studies, were found. Two reports were chosen among the found studies and analyzed. One of the studies described validations made with experimental data from measurements of isotopic compositions on samples from SNF from three different BWR in Germany, Japan and USA. The other report treated validation of the ORIGEN code by calorimetric measurements of decay heat from SNF. The measurement were made at CLAB in Sweden. The design requirements for decay heat from the SNF in the final repository is in the order of a few percentage. The results from calculations of isotopic compositions is significantly higher for key isotopes regarding decay heat, like 137Cs,90Sr and 241Am. Calorimetric measurements gives, more accurate results but the precision is not high enough for design purposes. Another observation from both the review and from analyzing selected reports is the need for much more experimental measurements on SNF. Both regarding isotopic composition and measurements based on other methods eg. calorimetric measurements of decay heat. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Mot ett säkrare slutförvar för framtida generationer
En förutsättning för att det kommande slutförvaret för använt kärnbränsle ska fylla sin uppgift är att alla barriärer som ska förhindra att radioaktivitet läcker ut till omgivningen fungerar under mycket lång tid. En av de viktigaste barriärerna är bentonitleran som ska omge det inkapslade bränslet. Den viktigaste egenskapen hos leran är att den inte torkar ut. Det är därför viktigt att känna till hur mycket värme det bildas av de radioaktiva ämnena i det använda bränslet för att förhindra uttorkning.
För att bentonitleran inte ska torka ut så får temperaturen i det använda bränslet inte bli för hög. I bränslet bildas värme av radioaktiviteten och därför måste man ha kontroll på hur... (More) - Mot ett säkrare slutförvar för framtida generationer
En förutsättning för att det kommande slutförvaret för använt kärnbränsle ska fylla sin uppgift är att alla barriärer som ska förhindra att radioaktivitet läcker ut till omgivningen fungerar under mycket lång tid. En av de viktigaste barriärerna är bentonitleran som ska omge det inkapslade bränslet. Den viktigaste egenskapen hos leran är att den inte torkar ut. Det är därför viktigt att känna till hur mycket värme det bildas av de radioaktiva ämnena i det använda bränslet för att förhindra uttorkning.
För att bentonitleran inte ska torka ut så får temperaturen i det använda bränslet inte bli för hög. I bränslet bildas värme av radioaktiviteten och därför måste man ha kontroll på hur stora mängder det finns av olika ämnen. Att kemiskt analysera varje bränsleknippe är inte realistiskt. Av den anledningen måste man hitta andra metoder att med stor träffsäkerhet kunna ta reda på hur sammansättningen ser ut av olika radioaktiva ämnen för varje inkapslat bränsleelement. Ett sätt är att, utifrån hur bränslet använts i reaktorn, med stor noggrannhet göra teoretiska beräkningar. För att kunna göra detta så bra som möjligt så måste man
stämma av beräkningarna mot radiokemiska mätningar eller andra fysikaliska mätningar och på detta sätt förbättra beräkningarna kontinuerligt. Dessutom är det är svårt, förenat med risker samt komplicerat att utföra mätningar av varje stav i varje bränsleknippe. KBS-3 metoden. Återgiven med tillstånd fr SKB
Detta examensarbete handlar om att hitta och sammanställa sådana jämförelser som gjorts som, för att ha som referens i förbättringsarbetet. Arbetet har också valt ut några specifika studier och isotoper, relevanta för svenska slutförvaret och utvärderat hur väl beräkningarna stämmer med de fysikaliska och radiokemiska mätningarna av mängden radioaktiva ämnen Några isotoper som är bland de viktigaste för värmeutvecklingen i det använda bränslet och studerats i arbetet är 241Am, 137Cs och 90Sr. Det vill säga isotoper av Americium, Cesium och Strontium.
Slutsatsen är att betydligt fler mätningar behöver utföras och att beräkningarna behöver förbättras för att kunna användas vid dimensionering av delar av slutförvaret.
Handledare: Peter Jansson Kristina Stenström
Examensarbete 15 hp i Fysik 2019
Fysiska institutionen, Lunds universitet
Institutionen för fysik och astronomi, Tillämpad kärnfysik, Uppsala universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/8989020
- author
- Fors, Staffan LU
- supervisor
- organization
- course
- FYSK02 20191
- year
- 2019
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- Nuclear fuel, Kärnbränsle, Slutförvar, Fissionsprodukter
- language
- English
- id
- 8989020
- date added to LUP
- 2019-08-21 14:05:02
- date last changed
- 2019-08-21 14:05:02
@misc{8989020,
abstract = {{This report describes a systematic review regarding validations of calculations by measurements of isotopic compositions, or decay heat, on spent nuclear fuel, SNF. 15 relevant or otherwise interesting studies, were found. Two reports were chosen among the found studies and analyzed. One of the studies described validations made with experimental data from measurements of isotopic compositions on samples from SNF from three different BWR in Germany, Japan and USA. The other report treated validation of the ORIGEN code by calorimetric measurements of decay heat from SNF. The measurement were made at CLAB in Sweden. The design requirements for decay heat from the SNF in the final repository is in the order of a few percentage. The results from calculations of isotopic compositions is significantly higher for key isotopes regarding decay heat, like 137Cs,90Sr and 241Am. Calorimetric measurements gives, more accurate results but the precision is not high enough for design purposes. Another observation from both the review and from analyzing selected reports is the need for much more experimental measurements on SNF. Both regarding isotopic composition and measurements based on other methods eg. calorimetric measurements of decay heat.}},
author = {{Fors, Staffan}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Compilation and evaluation of validations of computer codes for spent nuclear fuel – a review}},
year = {{2019}},
}