Neutronic analyses of the ALFRED LEADER core by deterministic (ERANOS) and Monte Carlo (Serpent) codes with JEFF-3.1 and ENDF/BVIII.0 libraries: comparison between flux and power spatial distributions in BoC/EoC nominal conditions

Questo rapporto tecnico, realizzato in collaborazione con il Politecnico di Torino (PoliTO), è inserito nell’ambito delle attività di analisi del reattore-dimostratore europeo del Lead Fast Reactor (LFR) di quarta generazione: ALFRED, inizialmente concepito nel progetto EURATOM FP7 LEADER ed attualmente sviluppato dal consorzio internazionale FALCON. Utilizzando come riferimento la configurazione di nocciolo definita in LEADER, si è eseguita un’accurata caratterizzazione neutronica mediante il codice deterministico ECCO/ERANOS ed il codice Monte Carlo Serpent. In un precedente lavoro si erano confrontate le sezioni d’urto macroscopiche rappresentative delle diverse regioni del nocciolo, prodotte mediante ECCO e Serpent con la libreria JEFF-3.1 in strutture energetiche a 33 e 80 gruppi. A fronte di un generale accordo tra i due codici, le differenze più significative si erano riscontrate nei valori delle sezioni d’urto delle regioni assorbitrici delle barre di controllo e sicurezza, che si riflettono in una diversa valutazione dell’anti-reattività causata dall’inserzione completa delle barre (10%, in linea con l’usuale sovrastima dei codici deterministici rispetto a quelli stocastici per i reattori a spettro veloce). In questo lavoro è stato ampliato il confronto tra i due codici per le analisi di nocciolo a potenza nominale prendendo in considerazione le distribuzioni spaziali di flusso e di potenza in due configurazioni con le barre di controllo parzialmente inserite e completamente estratte, corrispondenti alle condizioni del reattore all’inizio e fine di ogni ciclo di irraggiamento di un anno. Oltre alla libreria JEFF-3.1, ormai datata, con entrambi i codici si è utilizzata la più recente ENDF/B-VIII.0. Non essendo quest’ultima disponibile in ERANOS, si è utilizzata una nuova libreria sviluppata recentemente in ENEA - a partire dai dati valutati ENDF/B-VIII.0 in formato ENDF-6 - con strutture energetiche multi-gruppo compatibili con ECCO. Con entrambe le librerie, si è riscontrato un discreto accordo tra i codici per i valori di reattività (0.50.8%) e un buon accordo tra le distribuzioni spaziali di flusso e potenza negli elementi di combustibile. Le differenze più significative si sono riscontrate nelle zone non fissili del nocciolo. In particolare: • per i valori di potenza, negli elementi inseriti all’interno e al bordo della zona fissile (i riflettori delle barre di controllo e sicurezza e gli elementi dummy), imputabile ai diversi modelli di deposizione di energia dei due codici e in particolare al trasporto fotonico eseguito da Serpent e non da ERANOS; • per i valori di flusso alla periferia del nocciolo, imputabili alle diverse estensioni radiali dei modelli Serpent ed ERANOS che danno origine a diverse condizioni al contorno.