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NUCLEAR PHYSICS AND REACTOR THEORY Module 4 Reactor Theory (Reactor Operations)

Nuclear Physics and Reactor Theory Volume 2 of 2
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Reactor Theory (Reactor Operations) DOE-HDBK-1019/2-93 TABLE OF CONTENTS TABLE OF CONTENTS LIST OF FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii LIST OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv OBJECTIVES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v SUBCRITICAL MULTIPLICATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Subcritical Multiplication Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Effect of Reactivity Changes on Subcritical Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Use of 1/M Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 REACTOR KINETICS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Reactor Period (t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Effective Delayed Neutron Fraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Effective Delayed Neutron Precursor Decay Constant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Prompt Criticality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Stable Period Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Reactor Startup Rate (SUR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Doubling Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 REACTOR OPERATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Startup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Estimated Critical Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Core Power Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Power Tilt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Shutdown Margin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Power Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Core Burnup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Shutdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Decay Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Rev. 0 NP-04 Page i

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