CATALOGUE ET HISTORIQUE DES EXPERIENCES DE CRITICITE SACLAY ( ) VALDUC / Bâtiment 10 ( )

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1 CATALOGUE ET HISTORIQUE DES EXPERIENCES DE CRITICITE SACLAY ( ) VALDUC / Bâtiment 10 ( ) DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 Auteurs : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (F.A.R.) : Gilles POULLOT, Véronique DUMONT, Jacques ANNO, Patrick COUSINOU Commissariat à l Energie Atomique (VALDUC) : Pascal GRIVOT, Emmanuel GIRAULT, Patrick FOUILLAUD, Francis BARBRY

2 03 Direction des applications militaires Centre de Valduc Département de recherche en matériaux nucléaires Service de recherche en neutronique et criticité NOTE TECHNIQUE SRNC CATALOGUE ET HISTORIQUE DES EXPERIENCES DE CRlTlClTE REALISEES A SACLAY ( ) ET A VALDUC / BÂTIMENT IO ( ) P.GRIVOT,E.GIRAULT,P.FOUILLAUD, F.BARBRY VAlDRMNISRNC G.POULLOT,V.DUMONT,J.ANNO, P.COUSINOU I RSNlDSUlSEC Commissariat B I'energie atomique Centre de Valduc Is-sur-Tille Té1 : (33) ~ Fax : (33)

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4 REPUBLIQUE FRANÇAISE INSTITUT DE RADIOPROTECTION ET DE SORETÉ NUCL~AIRE DIRECTION DE LA SURETE DES USINES, DES LABORATOIRES, DESTRANSPORTS ETDESD~CHETS Service d'expertise, d'études et de recherches en criticité Courrier : BP 17, FONTENAY-AUX-ROSES CEDEX, France - Tdlbphone : (33) Tblbeopie : (33) Siège ioclal : avenw du Gdnbral de Geulle CLAMART - Siandard : (33) RCS Nanterre rapport sous assurance de la qualité

5 RÉPUBLIQUE FRANÇAISE INSTITUT DE RADIOPROTECTION ET DE SÛRETÉ NUCLÉAIRE DIRECTION DE LA SÛRETÉ DES USINES, DES LABORATOIRES, DES TRANSPORTS ET DES DÉCHETS Service d'expertise, d'études et de recherches en criticité Courrier : BP 17, FONTENAY-AUX-ROSES CEDEX, France - Téléphone : (33) Télécopie : (33) Siège social : 77-83, avenue du Général de Gaulle CLAMART - Standard : (33) RCS Nanterre B Demandeur IRSN Référence de la demande Numéro de la fiche d'action Référence de la note DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 TITRE : CATALOGUE ET HISTORIQUE DES EXPERIENCES DE CRITICITE REALISEES A SACLAY ( ) ET A VALDUC (bâtiment 10) ( ) RESUME : Le présent document constitue une publication commune entre CEA/DAM/DRMN/SRNC et IRSN/DSU/SEC, à la suite d un travail réalisé en commun entre ces deux services. Il prolonge les travaux de réévaluation des expériences anciennes faits par ces deux services dans le cadre du groupe de travail international de l OCDE : International Criticality Safety Benchmark Evaluation Project (ICSBEP). Il comprend 5 sections : 1) classification des expériences (ICSBEP) et tableau résumé des programmes, 2) historique des programmes réalisés à Saclay et Valduc, 3) références des rapports expérimentaux, 4) archives photographiques, 5) organisation du groupe de travail ICSBEP. Il est à noter que : - la section 1 présente tous les programmes expérimentaux dans un tableau synthétique permettant d avoir un aperçu rapide de ce qui est développé en section 2. - la section 2 a été rédigée en anglais et a été publiée dans la revue Nuclear Science and Engineering (septembre 2003). A IND. DATE OBJET Réservé à l'unité Autorisation de diffusion Auteur(s) Vérificateur * Chef d'unité Directeur de la DSU Directeur Général de l'irsn Noms G. POULLOT P. GRIVOT (SRNC) V. ROUYER T. CHARLES J. REPUSSARD Dates Signatures * rapport sous assurance de la qualité

6 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 2 / 9 TABLES DES MATIERES I - Introduction II - Historique de l organisation des études expérimentales de criticité III Réévaluation des expériences IV Présentation des programmes expérimentaux Section 1 : Section 2 : Section 3 : Section 4 : Section 5 : - classification ICSBEP - tableau résumé des programmes - historique des programmes expérimentaux - appareillage, bilan (texte paru dans Nuclear Science and Engineering en septembre 2003) références des rapports expérimentaux archives photographiques organisation du groupe de travail international ICSBEP de l OCDE en charge de la réévalution Participation et remerciements Les auteurs de ce rapport dont les noms figurent en couverture tiennent à remercier : 1) les personnes qui quoique retraitées ont bien voulu participer par leurs conseils et les souvenirs, au texte de la Section 2, à savoir : J. Tachon, C. Clouet d Orval, P. Lécorché, J.C. Puit, L. Maubert, J. Leclerc et R. Caizergues, 2) les personnes qui ont participé aux différents programmes et dont on trouvera les noms comme auteurs des rapports, 3) les autres personnes qui ont aussi participé à ces programmes et en particulier ceux qui ont été contactés dans le cadre des réévaluations et qui ont ainsi beaucoup aidé : citons J.M. Honoré, G. Juif, G. Brant, Y. Lebourdoulous, D. Hyneck, H. Lecoq (les quatre premières personnes quoique retraitées ont été très actives).

7 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 3 / 9 I. INTRODUCTION Après 45 années environ d expériences de criticité, il est apparu nécessaire de faire un bilan de tout le travail accompli avant qu il ne soit trop tard, du moins pour certaines expériences, et d assurer ainsi la pérennité de l héritage. Pour ce bilan l accent est mis sur les trois points suivants : 1) l histoire : l histoire se rapporte aux programmes d expériences qui sont naturellement étroitement liés à l évolution de l industrie nucléaire. Il est précisé aussi les différents lieux, en fait Saclay et Valduc, les différents appareillages (Proserpine, Alecto, B, C, D, Maracas) et enfin naturellement les noms des nombreux acteurs que l on trouve cités dans les rapports. 2) la classification : étant donnée la grande masse de données, et afin qu elle soit accessible et exploitable, une classification scientifique a été utilisée : il s agit de la classification internationale utilisée de nos jours et mise au point par le groupe de travail international : International Criticality Safety Benchmark Evaluation Project (ICSBEP). 3) la réévaluation : les programmes expérimentaux réalisés dans le passé sont toujours d actualité de nos jours. Ils peuvent être utilisés pour qualifier les codes de calcul de criticité à condition que les données soient précises, abondantes et certifiées. Hélas bien souvent, et cela est normal, les rapports publiés à l époque étaient suffisants pour l utilisation qu on en faisait mais s avèrent aujourd hui incomplets compte tenu de la précision exigée de nos jours. Heureusement les archives, qui sont pour la plupart des programmes encore présentes, permettent de retrouver une foule de renseignements. De plus, et cela est à leur honneur, les expérimentateurs quoique retraités pour les plus anciens, sont toujours accueillants pour aider les curieux. De ces nouveaux examens des données des expériences résultent des rapports de réévaluation. A signaler aussi les participations financières : jusqu en 1994 et à l exception des deux programmes HTC et MARACAS, seuls le CEA et l IPSN ont supporté les coûts des programmes. Les deux programmes déjà cités et les programmes postérieurs à 1994 sont pour la plupart co-financés par la COGEMA et l IPSN/IRSN. De la participation de firmes privées, il en résulte une diffusion restreinte des résultats expérimentaux. En France, en 1994, un premier bilan avait été fait par un document (Référence 1 de la section 2) regroupant un bon nombre de références des rapports expérimentaux. Ce travail avait été réalisé conjointement par les deux services en charge des expériences réalisées à Valduc : le Service d Etudes de Criticité (SEC) de Fontenay-aux-Roses et le Service de Recherche en Sûreté et Criticité (SRSC) de Valduc.

8 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 4 / 9 Ces deux services appartenaient au même département de l Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire (IPSN). Aux Etats-Unis, au début des années 1990, sous l impulsion du DOE (Department Of Energy), un groupe de travail s était constitué pour recenser et réévaluer les expériences américaines. Le besoin d un tel travail s était fait sentir du fait de la fermeture de laboratoires de criticité, de la dispersion des archives, et de la disparition des expérimentateurs. Le groupe de travail est devenu international en 1992 et a été placé sous le contrôle de l OCDE en Cette même année la France, via le CEA et l IPSN a intégré ce groupe. Il compte aujourd hui, en 2003, de nombreux pays participants (U.S.A., U.K., France, Japon, Russie, Hongrie, Slovénie, Espagne, Corée ). Le groupe de travail ICSBEP Le groupe «International Criticality Safety Evaluation Benchmark Evaluation Project» (I.C.S.B.E.P.) a pour objectif de fournir à la communauté internationale des expériences de criticité de référence (Benchmarks), de qualité certifiée, utilisées pour garantir la qualification de codes de calcul de criticité. Etant donné d une part la masse des informations disponibles, la dispersion des laboratoires, et des résultats, et, d autre part la qualité et l accessibilité rapide nécessaires de nos jours, une organisation précise était nécessaire. Ainsi ont été définis : une structure de classification des expériences, un format de présentation standard, une structure de travail avec évaluateurs, vérificateurs internes et externes, présentation en réunion plénière. Après avis favorable du groupe de travail, le document de synthèse, appelé évaluation, est intégré au rapport général ICSBEP. Tous ces points sont développés plus loin. L objectif de ce rapport La rédaction du présent rapport fait suite à la parution en 2003 d un numéro spécial de Nuclear Science and Engineering (N.S.E.) consacré aux travaux de l ICSBEP. La participation de l IRSN à ce rapport est une présentation des programmes expérimentaux réalisés à Saclay puis à Valduc (bâtiment 10) jusqu à ce jour avec la vision d aujourd hui. Pour ce faire le premier bilan dressé en 1994 a été utilisé mais aussi toutes les archives disponibles à Fontenay (Service d Etudes de Criticité - SEC), Saclay et Valduc (Service de Recherche en Neutronique et Criticité - SRNC*), les documents ayant été publiés ou non. * précédemment appelé Service de Recherche en Sûreté et Criticité - SRSC

9 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 5 / 9 Suite à la rédaction de cet article réalisé en commun par Fontenay (SEC) et Valduc (SRNC) il a été décidé de publier les trois documents suivants : le présent document dont la structure et le contenu sont présentés plus loin. Il comprend l article de N.S.E., une section références et une section de photographies, un document «papier» amputé de la section «photographies», destiné à une diffusion large, un document informatique type CD ROM, avec une section «photographies» beaucoup plus développée et les documents référencés accessibles par simple cliquage (dans la mesure où ils ne sont pas confidentiels). Les réévaluations Les réévaluations faites conjointement par les équipes de Fontenay-aux-Roses et de Valduc représentent un travail de longue haleine. Le présent document donne les références des documents publiés dans ce cadre et il précise dans un paragraphe particulier ( III) la méthode de travail. II. HISTORIQUE DE L ORGANISATION DES ETUDES EXPERIMENTALES DE CRITICITE En plus de l historique présenté dans la section 2 (paragraphe introduction) on précise ci-après l évolution de l organisation des études expérimentales de criticité dès la réalisation du laboratoire de Valduc. Ces études ont toujours été faites par deux équipes, l une localisée dans la région parisienne : à Saclay et depuis 1976 à Fontenay-aux-Roses (avec la création de l Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire le 2/11/1976), l autre localisée dans le centre de Valduc. La répartition du travail a toujours été la suivante : région parisienne : définition et exploitation des expériences, Valduc : conception des appareillages, conduite des expériences et rédaction des rapports expérimentaux. Initialement, de 1963 à 1973, sous la direction de P. Lécorché, les deux équipes ne formaient qu un seul service «Service d Etudes de Criticité*» (S.E.C.), l équipe de Valduc formant une section. En 1973 les deux équipes sont devenues deux entités distinctes, celle de la région parisienne a gardé le nom Service d Etudes de Criticité, celle de Valduc est devenue autonome et a changé plusieurs fois de nom. Les différentes appellations de l entité de Valduc (bâtiment 10) sont rappelées ci-après. * jusqu en 1964 le terme utilisé était «criticalité»

10 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 6 / 9 Station de criticalité ( ), Station de criticité ( ) SEEC : Section Expérimentale d Etudes de Criticité ( ) SEESNC : Section d Etudes Expérimentales de Sûreté Nucléaire et Criticité ( ) SRSC : Service de Recherche en Sûreté et Criticité ( ) Les deux appellations de l'entité de Paris, de même sigle SEC, sont les suivantes : SEC : Service d'etude de Criticité SEC : Service d'expertise, d'études et de recherche en criticité (à partir d'octobre 2003) Les départements dont dépendaient les deux entités de criticité sont cités ci-après. Il y a lieu de noter que jusqu en 2002 les deux entités ont dépendu du même département à l exception de la période Les deux entités ont appartenu à l IPSN dès sa création en DCU : Département de Construction des Usines ( ) DUSI : Département de l Usine de Séparation des Isotopes de l Uranium (1963 décembre 1966) DPSR : Direction de la Protection et de la Sûreté Radiologiques (1967 fin 1970) DSN : Département de Sûreté Nucléaire (1971 avril 1983) DERS : DAS : Département d Etudes et de Recherche en Sécurité (1983 fin 1990) pour l entité de Valduc Département d Analyse de Sûreté (1983 fin 1990) pour l entité de Fontenay DRS : Département de Recherche en Sécurité (fin 1990 fin 1995) DPEA : Département de Prévention et d Etudes des Accidents (fin ) L année 2002 (décret du 22 février 2002) a vu la substitution de l IPSN par l IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire), institut totalement indépendant du CEA. Lors de cette création, le service de Valduc devenu SRNC (Service de Recherche en Neutronique et Criticité) a été intégré au CEA/DAM (dans le DRMN Département de Recherche sur les Matériaux Nucléaires) alors que le service de Fontenay (SEC) a été maintenu à l IRSN. L'année 2003 (Octobre 2003) a vu la réorganisation de l'irsn avec la disparition du DPEA et la création de la DSU (Direction de la Sûreté des Usines, des laboratoires, des transports et des dechets) dont dépend le SEC.

11 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 7 / 9 III. REEVALUATIONS DES EXPERIENCES DE CRITICITE Le travail de réévaluation comprend plusieurs phases successives (enquête et rédactions de rapports). L expérimentateur a publié, après réalisation des expériences, des rapports expérimentaux dont les contenus satisfaisaient aux besoins de l époque. Aujourd hui, compte tenu de l amélioration des codes de calcul, les données publiées s avèrent trop succinctes voir imprécises et il est nécessaire d effectuer toutes les recherches possibles pour en améliorer la qualité. Il en résulte un travail d enquête particulièrement important. Heureusement les expérimentateurs ont porté dans les livres de quart, dans les cahiers d analyse, et dans les cahiers d étalonnage une foule d informations qui sont du plus grand intérêt de nos jours. Les archives des fabricants (ceux qui ont fabriqué les matériaux utilisés : crayons ou aiguilles fissiles en particulier) sont aussi très précieuses. Dans toutes ces archives en plus des documents déjà cités, il y a aussi des croquis, des photographies, des notes et échanges, des bulletins de commandes On peut même trouver des matériaux utilisés à l époque qui peuvent faire ainsi l objet de mesures ou d analyses complémentaires. De plus, afin d améliorer leur compréhension, les réévaluateurs sont amenés à rencontrer les expérimentateurs ; ils sont souvent à la retraite pour les expériences anciennes. On ne remerciera jamais assez ces retraités accueillants, citons pour ce qui concerne Valduc : MM. J.M. Honoré, G. Juif, A. Brandt, C. Woillard, Y. Lebourdoulous. Suite à cette collecte des données, selon la quantité et l importance des informations recueillies, un rapport additif ou une révision du premier rapport est publié, ceci en plus du document ICSBEP. Signalons qu un grand soin est apporté à l appréciation des incertitudes expérimentales. Les réévaluations systématiques ont commencé en 1994 et ont été effectuées conjointement par Valduc et Fontenay-aux-Roses. Les personnes qui ont été impliquées dans ces réévaluations sont à ce jour : à Valduc : à Fontenay : P. Grivot, P. Fouillaud et aussi sur le plan de la chimie : H. Lecoq et D. Hyneck J. Anno, J.M. Bordy, D. Doutriaux, G. Poullot

12 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 8 / 9 A ce jour 25 séries d expériences ont été réévaluées par l ICSBEP et introduites dans le rapport général ICSBEP (voir tableau de la section 1), soit au total 450 configurations de calcul environ. A cela il y a lieu d ajouter les réévaluations faites sur les crayons HTC, de publication restreinte, le programme ayant été supporté financièrement en partie par la COGEMA. IV. PRESENTATION DES PROGRAMMES EXPERIMENTAUX Le présent rapport est divisé en 5 sections comme expliqué ci-après. Section 1 Présentation de la classification ICSBEP en catégories Tableau résumé des programmes selon le classement suivant : chronologie / appareillage / catégories ICSBEP Section 2 Copie de l article N.S.E. en anglais : historique des programmes expérimentaux et bilan avec description succincte des appareillages. Cet article présente quelques photograhies. Section 3 Références rapports expérimentaux publications dans les revues étrangères (Nuclear Science and Engineering, Nuclear Science and Technology, rapports O.C.D.E.) évaluations ICSBEP rapports publiés à l occasion des évaluations ICSBEP : o rapports additifs o rapports expérimentaux révisés o notes SEC/T contenant en annexe l évaluation ICSBEP

13 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A PAGE : 9 / 9 Section 4 Archives photographiques Les expérimentateurs de Valduc ont pris systématiquement des photos des configurations expérimentales de tous les programmes. Beaucoup de photos ont été retrouvées dans les archives de Valduc ; hélas aucune photo des trois programmes suivants n a été retrouvée : réseaux de plaques UAl de type Pégase (référence 12), réseaux de tubes Bugey (référence 13), programme HAO (référence 15). Cependant, probablement en raison des difficultés d édition, peu de photographies figurent dans les rapports publiés avant Par ailleurs, depuis l an 2000, les photographies «numériques» ayant supplantées les photographies classiques au «nitrate d argent», les photographies sont très nombreuses, et un grand nombre sont publiées dans les rapports. Suite à cette constatation et pour pallier à une carence des premiers rapports, la section 4 présente des photographies de tous les programmes : nombreuses pour les premiers rapports (avant 1994), choisies pour les rapports postérieurs à Section 5 Organisation du groupe de travail ICSBEP.

14 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 1 / 7 SECTION 1 Classification «ICSBEP» des expériences Tableau récapitulatif des programmes expérimentaux Le tableau est un résumé de la section 2. Les programmes sont présentés en respectant l ordre chronologique et selon l appareillage utilisé : - à Saclay : PROSERPINE / ALECTO - à Valduc : CASTOR et POLLUX / C / D / F / MARACAS B dans l air, B avec la piscine 320 x 210 cm², B avec la piscine 190 x 190 cm², B avec la piscine 121 x 141 cm². Le tableau précise aussi par série : - l année de réalisation, - le type de réservoir contenant directement le milieu fissile, - l identificateur ICSBEP si la série a fait l objet d une évaluation, - le numéro de «lot» de références (chaque lot peut contenir jusqu à 20 références), - le numéro de «lot» de photographies («series» en anglais) Dans le document CD ROM un simple cliquage sur l appareil photographique permet d accéder aux miniatures des photographies, un cliquage supplémentaire sur la miniature met l image en plein écran, - un commentaire.

15 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 2 / 7 CLASSIFICATION EN CATEGORIES «ICSBEP» Chaque série d expériences est repérée par un identificateur qui se rapporte uniquement au cœur fissile et non aux milieux environnants (réflecteur, absorbants ). L identificateur comprend trois niveaux de description et un numéro xyz à 3 chiffres spécifique à la série (attribué par l ICSBEP) : (type de matière fissile) (forme physique) (spectre) xyz Les catégories (en anglais) des différents niveaux avec leur syntaxe sont présentés dans le tableau ci-après. Fissile Material Physical Form Spectrum Plutonium PU Metal MET Fast FAST Highly Enriched Uranium HEU Compound COMP Intermediate-energy INTER Intermediate Enriched Uranium IEU Solution SOL Thermal THERM Low enriched Uranium LEU Miscaellaneous MISC Mixed MIXED Uranium 233 U233 Mixed Plutonium-Uranium MIX Special Isotope SPEC Subcritical measurements are denoted by including the letters SUB at the beginning of the identifier Exemples : IEU-COMP-THERM-001 : séries d expériences réalisées avec de l uranium moyennement enrichi, sous forme de «compound» (oxyde), le spectre étant thermique, HEU-SOL-THERM-003 : séries d expériences réalisées avec une solution d uranium très enrichi, le spectre étant thermique.

16 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 3 / 7 Years ICSBEP Apparatus Tank Type / dimensions (cm) Identification ICSBEP VALDUC General design of the installation 1 N Ref. Characteristics Photograph series PROSERPINE cylinder PU-SOL-THERM 2 Pu (SO 4 ) 2, beryllium oxide reflector 2 dia. 25 cylinder HEU-SOL-THERM 2 U(89.94)O 2 (SO 4 ), beryllium oxide reflector 2 ALECTO I cylinder PU-SOL-THERM 3 Pu (NO 3 ) 4 3 ALECTO II cylinder HEU-SOL-THERM 3 U (89.95)O 2 (NO 3 ) 2 ALECTO III cylinder U233-SOL-THERM UO 2 (NO 3 ) 2, interaction, shield material test CASTOR et cylinder HEU-SOL-THERM 4 Interaction in air of two cylinders - shield 4 POLLUX dia. 30 material test C sphere HEU-SOL-THERM U(93)F 6 -HF 5 HEU-SOL-INTER 006 U(93)F 6 -HF D cylinder dia PU-SOL-THERM Pu /Pu = % 6 7 Pyrex pipes (3 cm dia.) / stainless steel pipes 7 MIX-MISC-THERM Rapsodie pins + low concentrated Pu solution 8 F cylinder LEU-SOL-THERM 9 U(4) O 2 F 2 solution 9 sphere MARACAS Boxes assembly LEU-COMP-THERM Low moderated U(5)O 2 powder 10

17 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 4 / 7 Apparatus Tank Years ICSBEP B - air B pool 320 x 210 cylinders dia pool 320 x 210 pool 320 x 210 annular cylinder 50/20 50/30 identification N ICSBEP PU-SOL-THERM Ref. Characteristics Photograph 11 Interaction in air of 2 to 9 cylinders HEU-MET-THERM U(93)Al Pegase plate array LEU-MET-THERM 13 Bugey pipes PU-SOL-THERM or 2 annular cylinders, interaction and material tests tank 130 x HAO programme series tank 50 x (stainless steel + gadolinium) plate array 16 Hafnium plate array 16 Pyrex pipe array (10 cm. dia) cylinder dia. 50 or 70 cylinder dia Pu-Gd solution MIX-SOL-THERM UPu-Gd solution 18 pool 320 x MIX-COMP-THERM Rapsodie pin array in water 19 pool 320 x Phenix pin array in water cylinder dia MIX-MISC-THERM 003 Rapsodie pin array in high concentrated Pu nitrate solution cylinder dia Phenix pin array in Pu or U + Pu nitrate solution

18 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 5 / 7 Apparatus Tank Years ICSBEP B pool 320 x 210 identification tank 120 x LEU-COMP-THERM N ICSBEP Ref. Characteristics Photograph PWR U(4.738)O 2 rod array; AGS-clad 1 complete rod array in water 1 incomplete rod array 1 Rod array in Na NO 3 solution 1 Rod array in Gd (NO 3 ) 3 solution Rod array in water, lead reflected 20c series 20a 20a 20b Rod array in water hafnium canister 20d 20 4 rod arrays in water pool storage 20e 20 4 rod arrays in water pool storage with cross shaped absorbing plates (boral, Cd, Hf, borated st. st.) 20 4 rod arrays in water + polystyren powder - dry storage rod arrays in water with canisters (boral, borated stainless steel, cadmium) 20 4 rod arrays in water with cross shaped absorbing plates + steel or lead reflector (boral, borated st. st.) rod arrays in water with canisters + steel or lead reflector 20 3 rod arrays in water clover configuration 20k 20g 20h 20j (1) (1) or 2 rod arrays in water + borated concrete wall 20 1 rod array in Gd (NO 3 ) 3 solution + 1 rod array in water (2) 20m (1) Non photography available (2) the rod array immersed in Gd (NO 3 ) 3 nitrate solution was inside an internal tank 20 x 20 cm, this tank was inside an external rod array in water 20l

19 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 6 / 7 Apparatus Tank Years ICSBEP identification B pool 190 x LEU-COMP-THERM N ICSBEP 037 Ref. Characteristics Photograph series 21 1 rod array in water + ordinary concrete wall x 6.5 (2) rod array Sm tank solution B pool 190 x MIX-COMP-THERM 22 1 HTC rod array in water HTC rod array in Gd or B solution 22 4 HTC rod arrays pool storage 22 4 HTC rod arrays shipping cask 22 2, 3 or 4 HTC rod arrays assymmetric 1993 MIX-COMP-THERM 22 Mix array HTC and PWR (AGS) rods B pool 190 x 190 LEU-COMP-THERM 23 PWR U(4.738)O2 rods ; zircaloy-clad general design of the rod 23a 1998 LEU-COMP-THERM 23 1 rod array in water tight pitch, water or CH 2 reflected 23b rod array in water, tight pitch, heterogeneity 23c 6.5 x 6.5 (2) rod array in water, F.P. solution 23d B pool 121 x General design of the pool and rebuilt Apparatus B 24 B pool 121 x LEU-COMP-THERM 24 1 PWR rod array + Mo plate array in CH PWR rod array + C2F4 block 26 (3) this tank contained a Fission Products solution (1 F.P. or mixed)

20 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 1 : 7 / 7 Apparatus Tank Years ICSBEP identification B pool 121 x x LEU-MISC-THERM (4) LEU-COMP-THERM N ICSBEP Ref. Characteristics Photograph series 25 1 PWR rod array 11 x 11 in Unat solution PWR rod array 11 x 11 in Gd (NO 3 ) 3 solution LEU-COMP-THERM 25 1 PWR rod array 11 x 11with 1 F.P. or a mix of F.P. in solution MIX-COMP-THERM 26 1 HTC rod array 11 x 11 in F.P. solution MIX-MISC-THERM 26 1 HTC rod array 11 x 11 in Unat solution MIX-MISC-THERM 26 1 HTC rod array 11 x 11 in Unat solution + MIX-MISC-THERM Sm 1 HTC rod array 11 x 11 in Unat solution + mix of F.P. (4) all these series were performed with an external PWR rod array driver in water, the tank 14.3 x 14.3 contained 1 rod array 11 x 11 (14.3 x 14.3 cm section)

21 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 2 : 1 / 53 SECTION 2 CRITICALITY EXPERIMENTS PERFORMED IN SACLAY AND VALDUC CENTERS FRANCE ( ) * F. Barbry, P. Grivot, E. Girault, P. Fouillaud (1) P. Cousinou, G. Poullot, J. Anno, J.M. Bordy, D. Doutriaux (2) (1) SRNC / CEA (2) SEC / IRSN * Avertissement Ce texte est une reprise de celui publié dans NSE, écrit fin 2002, et actualisé compte tenu de l année «2003» écoulée : programme, nominations de M. J. LEGENDRE comme chef du SRNC et de Mme V. ROUYER comme chef du SEC. De plus les quelques coquilles constatées ont été corrigées (en particulier en Table 1).

22 REFERENCE : DSU/SEC/T/ SRNC/03.04 INDICE : A SECTION 2 : 2 / 53 Abstract Since 1958, the CEA (1) and then the IRSN* (2) have carried out experiments of criticality first in Saclay and then in the Valduc criticality laboratory. This paper is a survey of the programs conducted during the last 45 years with the different apparatuses. This paper also gives information about plans for the future. Programs are presented following the chronology and the ICSBEP classification. Among the numerous series of experiments, now twenty-five series (corresponding to 450 configurations) have been included in the ICSBEP Handbook. Acknowledgement Some people, today retired, who were involved in the programs, were contacted and have reviewed this paper. Thus the authors are very grateful to J. Tachon, C. Clouet d Orval, P. Lécorché, R. Caizergues, J. Leclerc, L. Maubert and J.C. Puit. Although one cannot mention in this paper the whole staff involved in these forty-five years of experimental programs, the authors would like to express their thanks to all of them. 1. Introduction The French experiments in the field of criticality started in the late 1950s in Saclay. The first critical assembly, PROSERPINE (reference 2) was designed by Jean Tachon and others (March 17, 1958) ; it was first managed by Jean Tachon, and after 1959, it was managed by Christian Clouet d Orval. It had to be operated with the amount of plutonium available at that time (3). This constraint led to choosing as structural and fissile materials those with low neutron absorption cross sections: Zircaloy for the vessel containing the plutonium sulfate solution (produced from a plutonium nitrate solution that had not been chosen because of nitrogen absorption) and beryllium oxide as reflector (completed by a second reflector layer of graphite). The anticipated objective was reached, as the minimum critical mass was 257 g of plutonium. (1) Commissariat à l Energie Atomique (2) Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire - * previously IPSN, Institut de Protection et de Sureté Nucléaire (3) the total amount was about 300 g. It was extracted from the spent fuel of the experimental reactor EL2, by using the pioneer extracting plant at Fontenay-aux-Roses