Development of an HTR-10 model in the Serpent reactor physics code

Abstract

The use of exact coordinates of pebbles and fuel particles of pebble bed reactor modelling becoming possible in Monte Carlo reactor physics calculations is an important development step. This allows exact modelling of pebble bed reactors with realistic pebble beds without the placing of pebbles in regular lattices. In this study the multiplication coefficient of the HTR-10 pebble bed reactor is calculated with the Serpent reactor physics code and, using this multiplication coefficient, the amount of pebbles required for the critical load of the reactor. The multiplication coefficient is calculated using pebble beds produced with the discrete element method and three different material libraries in order to compare the results. The received results are lower than those from measured at the experimental reactor and somewhat lower than those gained with other codes in earlier studies.

Kuulakekoreaktorimallinnuksen kuulien ja polttoainepartikkelien tarkkojen koordinaattien käyton mahdollistuminen Monte Carlo -reaktorifysiikkalaskuissa on yksi tärkeä kehitysaskel. Tämä mahdollistaa kuulakekoreaktorien tarkan mallinnuksen realistisilla kuulakeoilla ilman kuulien sijoittamista säännöllisiin hiloihin. Tässä työssä lasketaan HTR-10-kuulakekoreaktorin kasvutekijä Serpent-reaktorifysiikkakoodilla ja saadun kas-vutekijän avulla reaktorin kriittiseen lataukseen tarvittava kuulamäärä. Kasvutekijä lasketaan diskreettielementtimenetelmällä tuotettuja kuulakekoja käyttäen ja kolmella eri materiaalikirjastolla tulosten vertailua varten. Saadut tulokset ovat koereaktorilla mitattua pienempiä ja jonkin verran pienempiä kuin aiemmissa tutkimuksissa muilla koodeilla saadut tulokset.