Paramètres du réacteur WR-1

Paramètres du réacteur WR-1

NOTE: Les paramètres énumérés ci-dessous concernent toutes les particularités de ce réacteur, qu'elles soient en service ou en construction.

GÉNÉRALITÉS

Type du réacteur Matière fissible: 1.3 - 1.95 en poids d'U-235
Modérateur - 99.75% D₂O; Réflecteur 99.75%D₂O
Caloporteur - en poids - 70% de HB-40 Monsanto 30% de goudrons radiolytiques
30% de goudrons radiolytiques

Puissance nominale du réacteur 60 MWth

Fonctions Essais technologiques des caloporteurs, des concepts et matériaux employés pour les tubes de caloportage, des combustibles, des gaines et des concepts de combustible.

Concepteurs et constructeurs Réacteur - Canadian General Electric
Bâtiment - Shawnigan Engineering

Calendrier de la construction Début de la construction - 1963
Divergence du réacteur - 1^er novembre 1965
Pleine puissance - janvier 1966

Energie neutronique moyenne dans le coeur Thermique

Durée moyenne de vie des neutrons 6.5 x 10^-4 sec

Paramètres du coeur Note: Ces paramètres dépendent de la hauteur du modérateur, de l'enrichissement du combustible, du taux de combustion du combustible et de la teneur en bore du modérateur.
Pour une cellule unitaire (combustible frais, chaud, 1.45% en poids d'U-235, 1.0 ppm bore-10 dans le modérateur):
e = 1.029
n = 1.523
p = 0.895
f = 0.884
L² = 167.6 cm²
T = 150.8 cm²
Facteur de fuit rapide = 0.926
Facteur de fuit thermique = 0.918

Flux neutronique Moyenne thermique ~ 5 x 10¹³ n/cm² sec
Maximum thermique ~ 1.5 x 10¹⁴ n/cm² sec

Equilibre de la réactivité excessive Xenon (100% R.P.) - 27.2 mk
Taux de combustion du combustible - 0.35 mk/Pleine Puissance Jour

Réactivité excessive maximale intégrée 93 mk (hauteur du modérateur de 52 po. à 96 po.)

COEUR

Forme et dimensions Cylindrique. Hauteur Maximale 96 po. (244 cm)
Hauteur opératoire 89 po. (226 cm)
Rayon 35.36 po. (89.8 cm)

Canaux et assemblages dans le coeur Circuits normaux de caloportage: 49
Boucles expérimentales: 4
Installation pour capsules: 1
Détecteur de flux autopropulsé: 1

Canal standard Matériel: Ozhenite 0.5
Diamètre intérieur 3.263 po. (8.29 cm)
Epaisseur de la paroi: 0.125 in. (0.32 cm)

Assemblage standard Hauteur: 97.5 po. (248 cm)
Diamètre extérieur 3.23 po. (8.2 cm)

Réseau Hexagonal - Pas 9.25 po. (23.5 cm)

Mass critique (Froide, non empoisonnée):
23.3 kg U-235 (Coeur de 19 positions. Hauteur du modérateur 84.3 po.)
21.8 kg U-235 (Coeur de 25 positions. Hauteur du modérateur 59.2 po.)

Puissance spécifique moyenne du combustible 1 MW/position alimentée (à pleine puissance, hauteur du modérateur 89 po.)
Combustible 4.8 kW/cm

Densité de la puissance moyenne du coeur 350 W/cm³ de combustible (à pleine puissance, hauteur du modérateur 89 po.)

Modérateur 36,700 lbs de D₂O liquide ayant un pureté de 99.75%
Température moyenne: 10^oC
Température maximale: 30^oC
Débit 0.040 m³/s
Refroidissement par échangeur de chaleur

Gaz de couverture Hélium

COMBUSTIBLE

Composition Gaine Bâtonnets d'UC coulé, gaine cylindrique
Alliage de zirconium contenant 2.5% de niobium

Eléments Diamètre extérieur de la gaine 0.530 in. (1.35 cm)
Longeur du combustible 18.70 po. (47.7 cm)
Longeur totale 19.5 po. (49.5 cm)

Sous-assemblages [grappes] Grappe de 14 éléments espacés uniformément dans un réseau circulaire à anneau simple.   La position centrale contient une barre de support creuse en zirconium - 2.5% niobium.

Assemblages Longeur de l'extrémité du combustible ~97.5 po. (248 cm)
Longeur de l'assemblage de combustible ~19 pi. (580 cm)

Taux de combustion Moyenne nominale 2000 MWh/kgU

Système de chargement et déchargement du combustible et procédure Château de transport refroidi par caloporteur organique, déplacé par la grue principale du bâtiment.   Le chargement et le déchargement s'effectuent par le haut lorsque le réacteur est arrêté.

Stockage du combustible irradié Stockage pour 280 assemblages.   Le combustible irradié est stocké dans les tubes remplis de liquide organique.   Ces tubes sont stockés verticalement dans un bassin de stockage rempli d'eau.

Bloc de stockage du combustible - 26 tubes de stockage - le combustible peut être stocké dans des tubes secs ou remplis de liquide organique et immergé dans l'eau.   Système conçu pour le stockage à court terme.

CALOPORTAGE DU COEUR

Zone de caloportage ~13,500 cm² par extrémité de combustible (en supposant un caloportage radial)

Flux thermique sur la surface de l'élément combustible Maximum 160 W/cm²
Moyen 75 W/cm² (sur la longeur de l'élément)

Chute de température du film ~25^oC

Température maximale calculée pour le combustible 1100^oC

Température maximale calculée pour la surface de la gaine 500^oC

Zone d'écoulement du caloporteur ~750 cm²

Vitesse du caloporteur dans les canaux 11.5 m/s - vitesse nominale dans une position moyenne

Débit de masse du caloporteur 750 kg/sec.

Températures et pressions du caloporteur Température d'entrée: 280^oC - 400^oC
Température de sortie: 320^oC - 425^oC

Pressions:
Collecteur d'entrée: 315 psig (2.215 MPa)
Collecteur de sortie: 160 psig (1.125 MPa)

Disposition pour enlever la chaleur à l'arrêt Des pompes pressurisantes font passer le fluide dans les refroidisseurs de réserve.

SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT

Echangeurs thermique 3 circuits - 1 HX/circuit - enveloppe et tube, tubes à passe unique à corbure en U et refroidis par eau en acier sans couture garni à l'intérieur d'un alliage de cuivre (70%) et de nickel (30%).

Pertes et décompositions du caloporteur primaire Taux d'endommagement estimé à 30% high boiler ~4 kg/MWD.
Les systèmes d'enlèvement des gaz et des particules fonctionnent sur une base continuelle. Les gaz insolubles sont décargés dans l'atmosphère.

Caractéristiques de sécurité du système de refroidissement Soupapes de dépressurisation. Réservoirs d'injection de secours pressurisés avec de l'azote et contenant 100,000 lbs (45,000 kg) de caloporteur. Ils se déchargeront dans le collecteur d'entrée si la pression baisse au point d'être inférieure à 150 psia (1.05 MPa). On peut également injecter de l'eau. Les pompes de caloportage sont équipées de volants pour faciliter le réglage du débit.

Détection des éléments combustibles défecteux Balyage gamma brut sur les canaux de caloportage.

CONTRÔLE

Barre de compensation Aucune

Taux maximal d'addition de réactivité 0.33 mk/s

Mécanisme et temps d'arrêt brusque Mécanisme - décharge du modérateur
Réduction de la réactivité 1.0 seconde après le signal d'arrêt: 13.8 mk
1.5 seconde après le signal d'arrêt: 25.7 mk

Sensibilité du contrôle automatique 3 %

Coefficients de température Modérateur: +0.14 mk/^oC à 1 ppm B¹⁰ & 20^oC
Caloporteur: de -0.03 à +0.01 mk/^oC
Combustible: de -0.045 à -0.025 mk/1% Puissance nominale

Poison consumable Bore (93% en poids enrichi de B¹⁰) sous forme d'acide borique dissous dans le modérateur

Autres dispositifs de contrôle et d'arrêt Le contrôle et la régulation se font essentiellement par la variation du niveau du modérateur. La teneur en bore-10 dans le modérateur peut faire l'objet de variations au moyen des pompes d'injection pumps et des colonnes d'échange ionique qui fournissent 28 mk/ppm B¹⁰ de charge de réactivité.

CUVE DU RÉACTOR

Forme, matériaux et dimensions Cylindre vertical entièrement soudé en acier inoxydable ASTM A240 mesurant 16.5 pi. (5 m) de hauteur, 8 pi. 10 po. (2.7 m) de diamètre intérieur. Il a une forme d'entonnoir vers le haut et est arrondi en haut et en bas.
Epaisseur de la paroi 0.5 po. (1.27 cm)
Epaisseur de la tête supérieure 0.75 po. (1.91 cm)
Epaisseur de la tête inférieure 1.375 po. (3.49 cm)

Pressions calculées at opératoires Calculées: 50 psig (3.52 kg/cm²)
Opératoires: 8 psig (0.56 kg/cm²)

RÉFLECTEUR ET ÉCRANS

Réflecteur Eau lourde - 99.75%
Epaisseur - 17.64 po. (44.8 cm)

Niveau de radiation à l'extérieur des écrans (Calculé) <2 mr/h. dans toutes les zones accessibles

Ecrans de côté: acier de 5 po. (12.7 cm) + 6 po. (15.2 cm) d'eau
7 pi. 6 po. (229 cm) de béton de 220/pi. (3.52 gm/cm³)

en haut: acier de 22 po. (55.9 cm) + 22 po. (55.9 cm) d'eau (écran)
18 po. (45.7 cm) d'acier + 3 po. (7.6 cm) de masonite (plaque)

en bas: 22 po. (55.9 cm) d'acier + 22 po. (55.9 cm) d'eau

Refroidissement: Circulation d'eau

Température maximale:
      de côté 116^oC
      en haut 63^oC
      en bas 52^oC
Température moyenne de l'eau de refroidissement: 35^oC

Dimensions hors tout du réacteur avec écrans Approximativement 32 pi. (9.75 m) de hauteur x 26.5 pi (8 m) de diamètre.

CONFINEMENT

Type et matériel de confinement Bâtiment de type industriel normal avec protection de filtre absolu sur cheminée de ventilation.

Environs Situé près du Parc provincial de Whiteshell. Population totale dans un rayon de 25 miles - moins de 5,000.
Séismologie - Zone 1 sur la carte des probabilités séismiques du Canada - on n'á enrigistré que de faibles endommagements.
Direction du vent variable >fréquence 25%.

INSTALLATIONS DE RECHERCHE

Spécialité N'importe quel canal de caloportage peut être isolé du système et peut fontionner comme boucle expérimentale.   De même, n'importe quel tube de force peut être enlevé du réacteur et remplacé par un tube de conception différente à la seule condition que l'on puisse l'insérer dans les tubes de cuve.

Le système de caloportage est divisé en trois circuits: ainsi trois caloporteurs organiques peuvent être mis à l'essai simultanément.

Boucles expérimentales Quatre boucles expérimentales sont installées et il est possible d'en installer deux autres.

Positions d'irradiation dans le coeur Trois tubes pour capsules pneumatiques peuvent transporter les échantillons devant être irradiés dans l'une des positions extérieurs du coeur.   L'un de ces tubes est connecté directement aux cellules chaudes et les autres, aux laboratoires de radiochimie.

Des barres spéciales de support du combustible peuvent être installées dans n'importe quelle position du réacteur.   Des échantillons mesurant jusqu'à 1.75 po. (4.5 cm) de diamètre peuvent être irradiés au centre d'un ensemble combusible.

Trois boucles expérimentales sont garnies d'un assemblage monté sur une grande barre de support creuse.   Différents dispositifs (par exemple, des machines de fluage, des autoclaves à vapeur, etc.) mesurant jusqu'à 2.8 po. (7.1 cm) de diamètre peuvent fontionner dans un flux de neutrons rapides (>1 MeV) de ~10¹⁴ n/cm² sec.

Révisé en avril 1973

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Type du réacteur	Matière fissible: 1.3 - 1.95 en poids d'U-235 Modérateur - 99.75% D₂O; Réflecteur 99.75%D₂O Caloporteur - en poids - 70% de HB-40 Monsanto 30% de goudrons radiolytiques 30% de goudrons radiolytiques
Puissance nominale du réacteur	60 MWth
Fonctions	Essais technologiques des caloporteurs, des concepts et matériaux employés pour les tubes de caloportage, des combustibles, des gaines et des concepts de combustible.
Concepteurs et constructeurs	Réacteur - Canadian General Electric Bâtiment - Shawnigan Engineering
Calendrier de la construction	Début de la construction - 1963 Divergence du réacteur - 1^er novembre 1965 Pleine puissance - janvier 1966
Energie neutronique moyenne dans le coeur	Thermique
Durée moyenne de vie des neutrons	6.5 x 10^-4 sec
Paramètres du coeur	Note: Ces paramètres dépendent de la hauteur du modérateur, de l'enrichissement du combustible, du taux de combustion du combustible et de la teneur en bore du modérateur. Pour une cellule unitaire (combustible frais, chaud, 1.45% en poids d'U-235, 1.0 ppm bore-10 dans le modérateur): e = 1.029 n = 1.523 p = 0.895 f = 0.884 L² = 167.6 cm² T = 150.8 cm² Facteur de fuit rapide = 0.926 Facteur de fuit thermique = 0.918
Flux neutronique	Moyenne thermique ~ 5 x 10¹³ n/cm² sec Maximum thermique ~ 1.5 x 10¹⁴ n/cm² sec
Equilibre de la réactivité excessive	Xenon (100% R.P.) - 27.2 mk Taux de combustion du combustible - 0.35 mk/Pleine Puissance Jour
Réactivité excessive maximale intégrée	93 mk (hauteur du modérateur de 52 po. à 96 po.)

Forme et dimensions	Cylindrique. Hauteur Maximale 96 po. (244 cm) Hauteur opératoire 89 po. (226 cm) Rayon 35.36 po. (89.8 cm)
Canaux et assemblages dans le coeur	Circuits normaux de caloportage: 49 Boucles expérimentales: 4 Installation pour capsules: 1 Détecteur de flux autopropulsé: 1
Canal standard	Matériel: Ozhenite 0.5 Diamètre intérieur 3.263 po. (8.29 cm) Epaisseur de la paroi: 0.125 in. (0.32 cm)
Assemblage standard	Hauteur: 97.5 po. (248 cm) Diamètre extérieur 3.23 po. (8.2 cm)
Réseau	Hexagonal - Pas 9.25 po. (23.5 cm)
Mass critique	(Froide, non empoisonnée): 23.3 kg U-235 (Coeur de 19 positions. Hauteur du modérateur 84.3 po.) 21.8 kg U-235 (Coeur de 25 positions. Hauteur du modérateur 59.2 po.)
Puissance spécifique moyenne du combustible	1 MW/position alimentée (à pleine puissance, hauteur du modérateur 89 po.) Combustible 4.8 kW/cm
Densité de la puissance moyenne du coeur	350 W/cm³ de combustible (à pleine puissance, hauteur du modérateur 89 po.)
Modérateur	36,700 lbs de D₂O liquide ayant un pureté de 99.75% Température moyenne: 10^oC Température maximale: 30^oC Débit 0.040 m³/s Refroidissement par échangeur de chaleur
Gaz de couverture	Hélium

Composition Gaine	Bâtonnets d'UC coulé, gaine cylindrique Alliage de zirconium contenant 2.5% de niobium
Eléments	Diamètre extérieur de la gaine 0.530 in. (1.35 cm) Longeur du combustible 18.70 po. (47.7 cm) Longeur totale 19.5 po. (49.5 cm)
Sous-assemblages [grappes]	Grappe de 14 éléments espacés uniformément dans un réseau circulaire à anneau simple. La position centrale contient une barre de support creuse en zirconium - 2.5% niobium.
Assemblages	Longeur de l'extrémité du combustible ~97.5 po. (248 cm) Longeur de l'assemblage de combustible ~19 pi. (580 cm)
Taux de combustion	Moyenne nominale 2000 MWh/kgU
Système de chargement et déchargement du combustible et procédure	Château de transport refroidi par caloporteur organique, déplacé par la grue principale du bâtiment. Le chargement et le déchargement s'effectuent par le haut lorsque le réacteur est arrêté.
Stockage du combustible irradié	Stockage pour 280 assemblages. Le combustible irradié est stocké dans les tubes remplis de liquide organique. Ces tubes sont stockés verticalement dans un bassin de stockage rempli d'eau. Bloc de stockage du combustible - 26 tubes de stockage - le combustible peut être stocké dans des tubes secs ou remplis de liquide organique et immergé dans l'eau. Système conçu pour le stockage à court terme.

Zone de caloportage	~13,500 cm² par extrémité de combustible (en supposant un caloportage radial)
Flux thermique sur la surface de l'élément combustible	Maximum 160 W/cm² Moyen 75 W/cm² (sur la longeur de l'élément)
Chute de température du film	~25^oC
Température maximale calculée pour le combustible	1100^oC
Température maximale calculée pour la surface de la gaine	500^oC
Zone d'écoulement du caloporteur	~750 cm²
Vitesse du caloporteur dans les canaux	11.5 m/s - vitesse nominale dans une position moyenne
Débit de masse du caloporteur	750 kg/sec.
Températures et pressions du caloporteur	Température d'entrée: 280^oC - 400^oC Température de sortie: 320^oC - 425^oC Pressions: Collecteur d'entrée: 315 psig (2.215 MPa) Collecteur de sortie: 160 psig (1.125 MPa)
Disposition pour enlever la chaleur à l'arrêt	Des pompes pressurisantes font passer le fluide dans les refroidisseurs de réserve.

Echangeurs thermique	3 circuits - 1 HX/circuit - enveloppe et tube, tubes à passe unique à corbure en U et refroidis par eau en acier sans couture garni à l'intérieur d'un alliage de cuivre (70%) et de nickel (30%).
Pertes et décompositions du caloporteur primaire	Taux d'endommagement estimé à 30% high boiler ~4 kg/MWD. Les systèmes d'enlèvement des gaz et des particules fonctionnent sur une base continuelle. Les gaz insolubles sont décargés dans l'atmosphère.
Caractéristiques de sécurité du système de refroidissement	Soupapes de dépressurisation. Réservoirs d'injection de secours pressurisés avec de l'azote et contenant 100,000 lbs (45,000 kg) de caloporteur. Ils se déchargeront dans le collecteur d'entrée si la pression baisse au point d'être inférieure à 150 psia (1.05 MPa). On peut également injecter de l'eau. Les pompes de caloportage sont équipées de volants pour faciliter le réglage du débit.
Détection des éléments combustibles défecteux	Balyage gamma brut sur les canaux de caloportage.

Barre de compensation	Aucune
Taux maximal d'addition de réactivité	0.33 mk/s
Mécanisme et temps d'arrêt brusque	Mécanisme - décharge du modérateur Réduction de la réactivité 1.0 seconde après le signal d'arrêt: 13.8 mk 1.5 seconde après le signal d'arrêt: 25.7 mk
Sensibilité du contrôle automatique	3 %
Coefficients de température	Modérateur: +0.14 mk/^oC à 1 ppm B¹⁰ & 20^oC Caloporteur: de -0.03 à +0.01 mk/^oC Combustible: de -0.045 à -0.025 mk/1% Puissance nominale
Poison consumable	Bore (93% en poids enrichi de B¹⁰) sous forme d'acide borique dissous dans le modérateur
Autres dispositifs de contrôle et d'arrêt	Le contrôle et la régulation se font essentiellement par la variation du niveau du modérateur. La teneur en bore-10 dans le modérateur peut faire l'objet de variations au moyen des pompes d'injection pumps et des colonnes d'échange ionique qui fournissent 28 mk/ppm B¹⁰ de charge de réactivité.

Forme, matériaux et dimensions	Cylindre vertical entièrement soudé en acier inoxydable ASTM A240 mesurant 16.5 pi. (5 m) de hauteur, 8 pi. 10 po. (2.7 m) de diamètre intérieur. Il a une forme d'entonnoir vers le haut et est arrondi en haut et en bas. Epaisseur de la paroi 0.5 po. (1.27 cm) Epaisseur de la tête supérieure 0.75 po. (1.91 cm) Epaisseur de la tête inférieure 1.375 po. (3.49 cm)
Pressions calculées at opératoires	Calculées: 50 psig (3.52 kg/cm²) Opératoires: 8 psig (0.56 kg/cm²)

Réflecteur	Eau lourde - 99.75% Epaisseur - 17.64 po. (44.8 cm)
Niveau de radiation à l'extérieur des écrans (Calculé)	<2 mr/h. dans toutes les zones accessibles
Ecrans	de côté: acier de 5 po. (12.7 cm) + 6 po. (15.2 cm) d'eau 7 pi. 6 po. (229 cm) de béton de 220/pi. (3.52 gm/cm³) en haut: acier de 22 po. (55.9 cm) + 22 po. (55.9 cm) d'eau (écran) 18 po. (45.7 cm) d'acier + 3 po. (7.6 cm) de masonite (plaque) en bas: 22 po. (55.9 cm) d'acier + 22 po. (55.9 cm) d'eau Refroidissement: Circulation d'eau Température maximale: de côté 116^oC en haut 63^oC en bas 52^oC Température moyenne de l'eau de refroidissement: 35^oC
Dimensions hors tout du réacteur avec écrans	Approximativement 32 pi. (9.75 m) de hauteur x 26.5 pi (8 m) de diamètre.

Type et matériel de confinement	Bâtiment de type industriel normal avec protection de filtre absolu sur cheminée de ventilation.
Environs	Situé près du Parc provincial de Whiteshell. Population totale dans un rayon de 25 miles - moins de 5,000. Séismologie - Zone 1 sur la carte des probabilités séismiques du Canada - on n'á enrigistré que de faibles endommagements. Direction du vent variable >fréquence 25%.

Spécialité	N'importe quel canal de caloportage peut être isolé du système et peut fontionner comme boucle expérimentale. De même, n'importe quel tube de force peut être enlevé du réacteur et remplacé par un tube de conception différente à la seule condition que l'on puisse l'insérer dans les tubes de cuve. Le système de caloportage est divisé en trois circuits: ainsi trois caloporteurs organiques peuvent être mis à l'essai simultanément.
Boucles expérimentales	Quatre boucles expérimentales sont installées et il est possible d'en installer deux autres.
Positions d'irradiation dans le coeur	Trois tubes pour capsules pneumatiques peuvent transporter les échantillons devant être irradiés dans l'une des positions extérieurs du coeur. L'un de ces tubes est connecté directement aux cellules chaudes et les autres, aux laboratoires de radiochimie. Des barres spéciales de support du combustible peuvent être installées dans n'importe quelle position du réacteur. Des échantillons mesurant jusqu'à 1.75 po. (4.5 cm) de diamètre peuvent être irradiés au centre d'un ensemble combusible. Trois boucles expérimentales sont garnies d'un assemblage monté sur une grande barre de support creuse. Différents dispositifs (par exemple, des machines de fluage, des autoclaves à vapeur, etc.) mesurant jusqu'à 2.8 po. (7.1 cm) de diamètre peuvent fontionner dans un flux de neutrons rapides (>1 MeV) de ~10¹⁴ n/cm² sec.