Accurate measurements of delayed neutron data for reactor applications: methodology and application to 235U(nth,f)
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Abstract Large inconsistencies still exist in nuclear data libraries regarding the kinetic parameters of delayed neutron (DN) precursors. As an example, there is a 17% gap between ENDF-B/VIII.0 and JEFF-3.3 on the average lifetime T1/2 of DN precursors from thermal fission of 235U. This parameter is of major importance for reactivity predictions of nuclear reactors in nominal or accidental configurations. In this context, CEA is actively participating to the ALDEN project (Average number and Lifetime of DElayed Neutrons) which aims at providing the nuclear data community with new data sets of DN from thermal and fast neutron induced fission of various actinides. A dedicated experimental setup was designed and optimized for that purpose and is presented in this paper. It consists of a “long counter” detector containing 16 proportional counters filled with 3He, embedded in a high density polyethylene matrix. The detector surrounds a fissile target prepared in the form of a miniature fission chamber, containing a few hundreds of micro-grams of fissile material. This set-up is connected to fast and efficient neutron shutters that can produce step-irradiations of variable durations. The equations driving the DN counting following step-irradiations of the fissile target are established and discussed in the perspective of DN yield or group parameter measurement. A comprehensive analysis of the different steps of data reduction is detailed: dead time characterization, Region of Interest (ROI) determination, absolute and relative efficiency calibration, fission rate estimation, irradiation time and background determination, DN decay curve production and physical parameter fitting. Following a prototype experiment performed in 2018 at the PF1b cold neutron beam line of Institute Laue Langevin (ILL, Grenoble, France), we discuss here the analysis of two campaigns occurring in 2019 and 2021 in which significant improvements were achieved in terms of background minimization, counting statistics and fission rate determination. The achievements of this work are the measurement of the delayed neutron emission per fission for the thermal neutron induced fission of 235U, estimated at (1.625 ± 0.010) % and the group parameters leading to an estimated lifetime of $${T}_{1/2}$$ T 1 / 2 = (8.87 ± 0.10) s. Those results are consistent with the values recommended by the IAEA/CRP work and they come with reduced uncertainties compared with previously published results.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Accurate measurements of delayed neutron data for reactor applications: methodology and application to 235U(nth,f)
- Date Crossref
- 03/10/2024
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives pays non établi dans la noticeOrganisme public
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CEA Cadarache pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone pays non établi dans la noticeOrganisme public
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CEA Paris-Saclay pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Centre National de la Recherche Scientifique pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Grand Accélérateur National d'Ions Lourds pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Université de Bordeaux LP2I pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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CEA Grenoble pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CEA Cadarache et Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone, avec 9 autres affiliations.
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