Methodology for analyzing crack initiation in a vessel under LBE environment

Abstract

The Belgian Nuclear Research Centre, SCK•CEN, was founded in 1952. This gave the academic world and Belgian industry access to the worldwide development of nuclear energy. Ever since SCK•CEN has been developing a pioneering role with unique achievements and groundbreaking work. The Centre has been developing activities related to MYRRHA, a Multi-purpose Hybrid Research Reactor for High-tech Applications able to work both in subcritical (ADS) as in critical modes. This reactor can contribute in areas as health care when producing radioisotopes for nuclear medicine. One of the main problems identified by researchers about the reactor is the crack initiation in the vessel in a Lead-bismuth Eutectic (LBE) environment, fact that in long-term affects directly the proper function of the reactor. Because of its relevance, the crack initiation needs reactor MYRRHA to be studied. Keeping that as a principal objective, this dissertation reviews the concept of cracks initiation in terms of lifecycle and analyzes the different project on the topic to classify the possible factors influencing this crack initiation. The concept of experimental design appears as an alternative to adequately guide future studies on crack initiation and with which reliable results can be provided, in addition to it, the accelerated testing is also proposed as the technique to use for reducing the experiment development time. An experimental design was developed and a sample size was defined, estimated through the factors selected as relevant and considering one repetition, but the possibility of increasing or reducing the number of factors besides the levels of the same is left open.

O Centro Belga de Pesquisa Nuclear, SCK • CEN foi fundado em 1952. Isto deu ao mundo académico e industrial Belga acesso ao desenvolvimento mundial da energia nuclear. Desde então o SCK • CEN tem desempenhado um papel pioneiro com realizações únicas e trabalho innovador. O centro tem desenvolvido atividade relativamente ao MYRRHA, Reator de Pesquisa Híbrido Multiusos para Aplicações de Alta Tecnologia, capaz de trabalhar tanto em subcritico (ADS) como em modos críticos. Este reator pode contribuir em áreas como cuidados de saúde para a produção de radioisótopos. Um dos principais problemas identificados pela investigação realizada acerca do reator é a iniciação de fissuras no ambiente LBE, facto que, a longo prazo, afeta diretamente a função adequada do reator. Por sua relevância, o reator MYRRHA precisa ser estudado. Mantendo isso como um dos principais objetivos, esta dissertação analisa o aparecimento de fissuras na cuba do reator nuclear. O conceito de projeto experimental aparece como uma alternativa para orientar adequadamente estudos futuros sobre iniciação de crack e com o qual resultados confiáveis podem ser obtidos, além disso, os testes acelerados também são propostos como a técnica a ser usada para reduzir o tempo de desenvolvimento da experiência. Foi definido um plano experimental e proposto um tamanho de amostra que considera uma repetição de cada teste, estimado através dos fatores selecionados como relevantes, mas fica em aberto a possibilidade de aumentar ou reduzir o número de fatores além dos níveis do mesmo.