Nuclear fuels technologies Fiscal Year 1996 research and development test results

During fiscal year 1996, the Department of Energy`s Office of Fissile Materials Disposition (OFMD) funded Los Alamos National Laboratory (LANL) to investigate issues associated with the fabrication of plutonium from dismantled weapons into mixed-oxide (MOX) nuclear fuel for disposition in nuclear power reactors. These issues can be divided into two main categories: issues associated with the fact that the plutonium from dismantled weapons contains gallium, and issues associated with the unique characteristics of the PuO[sub 2] produced by the dry conversion process that OFMD is proposing to convert the weapons material. Initial descriptions of the experimental work performed in fiscal year 1996 to address these issues can be found in Nuclear Fuels Technologies Fiscal Year 1996 Research and Development Test Matrices. However, in some instances the change in programmatic emphasis towards the Parallex program either altered the manner in which some of these experiments were performed (i.e., the work was done as part of the Parallex fabrication development and not as individual separate-effects tests as originally envisioned) or delayed the experiments into Fiscal Year 1997. This report reviews the experiments that were conducted and presents the results

Composing rye flour to bake model rye breads by direct method

Celem pracy było skomponowanie modelowej mąki żytniej, złożonej z wyizolowanej skrobi żytniej, dostępnego w handlu preparatu pszennych arabinoksylanów i białka – stanowiącego mieszaninę albuminy jaja kurzego i komercyjnego glutenu pszennego witalnego – oraz określenie warunków fermentacji i wypieku modelowych chlebów żytnich metodą bezpośrednią. Na podstawie wyników badań, do sporządzenia ciasta na modelowe chleby żytnie wybrano mieszankę o składzie: 83 % skrobi żytniej, 6 % preparatu pszennych arabinoksylanów rozpuszczalnych w wodzie (Naxus) oraz 6 % mieszaniny albuminy i glutenu (w proporcji 7 : 3). Stwierdzono, że taką mieszankę można uznać za modelową mąkę żytnią, którą uzupełniono dodatkami technologicznymi w postaci: 1,5 % soli, 1 % cukru, 2,5 % drożdży i 1 M roztworu kwasu mlekowego w ilości potrzebnej do uzyskania pH = 4,3. Ciasto sporządzono przy użyciu farinografu, uzyskując konsystencję 150 j.Br. Fermentację ciasta przeprowadzono w foremkach, w ciągu 60 min, w komorze fermentacyjnej o temp. 35°C, natomiast wypiek w piecu o temp. 230 °C w ciągu 20 min. Arabinoksylany wchodzące w skład preparatu Naxus (o znacznie mniejszej masie cząsteczkowej niż arabinoksylany żytnie), jak również białko użyte w ww. proporcjach, do sporządzenia ciasta poddawanego fermentacji, pozwoliły uzyskać produkt w dużym stopniu zbliżony do chleba żytniego.The objective of the research study was to compose the model rye flour consisting of isolated rye starch, a commercially available wheat arabinoxylan preparation, and protein (a mixture of ovalbumin and commercially available wheat vital gluten) and to establish the conditions of fermentation and baking of model rye breads using a direct method. Based on the research results, the blend selected to make dough for model rye breads consisted of: 83 % of rye starch, 6 % of wheat arabinoxylan preparation (Naxus), and 6 % of a mixture of albumin and gluten (at a 7:3 ratio). It was determined that this blend could be regarded as a model rye flour; the follo

The influence of addition of pentosan preparation on rye dough and bread properties

Celem pracy było określenie wpływu dodatku innowacyjnego preparatu pentozanów rozpuszczalnych w wodzie na właściwości wypiekowe mąki żytniej typu 720 oraz typu 1150. Do sporządzenia ciast żytnich zastosowano 0,5% dodatek preparatu zawierającego pentozany rozpuszczalne w wodzie, uzyskanego metodą laboratoryjną. Następnie przebadano właściwości ciasta przygotowanego z udziałem i bez udziału tego preparatu oraz oznaczono wilgotność i profil tekstury miękiszu chleba, zarówno w dniu wypieku jak i po 4 dniach przechowywania. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, iż dodatek 0,5% preparatu pentozanów rozpuszczalnych w wodzie znacząco zwiększył wodochłonność badanych mąk. Chleby wypieczone z dodatkiem preparatu wykazywały znacznie większą objętość i odznaczały się mniejszą twardością miękiszu, w porównaniu do chlebów wypieczonych bez dodatku preparatu. Pomimo zastosowania większego dodatku wody do ciast na chleby z dodatkiem preparatu pentozanowego, adhezyjność miękiszu wszystkich badanych chlebów pozostawała na podobnym poziomie. Dodatek 0,5% preparatu pentozanowego skutecznie hamował również twardnienie i utratę wilgotności miękiszu chleba żytniego w trakcie jego przechowywania.The aim of this work was to determine the influence of an innovative water soluble pentosan preparation on rye flour type 720 and type 1150 baking properties. 0.5% addition of the water soluble pentosan preparation obtained by laboratory method was used for rye dough formation. Properties of rye dough without and with pentosan preparation addition, respectively, were examined. Also properties of rye bread baked from these doughs were determined. Bread crumb moisture and texture were examined both on the baking day and after 4 days of storage. It was concluded that the addition of 0.5% of water soluble pentosan preparation significantly increased the water absorption of the rye flours. Rye breads baked with the addition of pentosans were of higher volume and lower hardness of the bread crumb in comparison to breads without any addition of pentosan preparation. In spite of bigger water addition to the doughs with addition of pentosan preparation, adhesiveness of the bread crumb was similar to the breads baked without such an addition. It was also concluded that addition of 0.5% of pentosan preparation effectively suppressed hardening and loss of moisture of the bread crumb during storage time

Application of texture meter for determination of water absorption of rye fluor with varied ash content

Celem pracy było opracowanie optymalnej metody umożliwiającej pomiar wodochłonności mąki żytniej teksturometrem. Przeprowadzone badania miały na celu opracowanie metodyki pomiaru tego parametru w odniesieniu do mąki o dużej zawartości okrywy owocowonasiennej (otrąb) i porównanie wyników z powszechnie stosowanym Farinografem firmy Brabender oraz sporadycznie używaną wytłaczarką RWAM firmy Simon. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że oznaczenie wodochłonności całoziarnowej mąki żytniej przy użyciu Farinografu firmy Brabender nie było możliwe, natomiast z zastosowanim teksturometru oraz wytłaczarki RWAM, określenie wodochłonności wszystkich badanych typów mąki żytniej stało się wykonalne. Wartości wodochłonności mąk żytnich o małej zawartości popiołu, oznaczone teksturometrem były porównywalne i skorelowane z oznaczonymi Farinografem i wytłaczarką RWAM, dzięki czemu sposoby wyznaczania tego parametru wszystkimi metodami mogą być stosowane zamiennie. Teksturometr wyposażony w odpowiednią przystawkę – cylinder, dzięki uzyskaniu wiarygodnych wyników dla mąk różnego typu i ze względu na częste stosowanie tego urządzenia w laboratoriach badawczych, można polecić do oznaczania wodochłonności.The aim of this study was to develop an optimum method of water absorption measurement of rye flour by means of a texture meter. The research was aimed at developing a method which would allow to determine this parameter for flours rich in pericarp and testa (bran), and to compare the obtained results with the commonly used Brabender Farinograph and the rarely used water absorption meter RWAM (Simon). The study showed that measurement of water absorption of rye wholemeal by Farinograph was not possible. However, the use of the texture meter and the RWAM extruder permitted the determination of water absorption of all types of rye flours. The values of water absorption of rye flours with low ash content determined by the texture meter were comparable and highly correlated with those obtained by Farinograph and RWAM extruder, which may be proof that these methods can be used interchangeably. The texture meter, equipped with a proper cylinder probe, due to the fact that it provided reliable results for all types of flours and due to its better availability in the laboratories, can be recommended for the determination of water absorption

Cylindrical TEMP optimization: Final report

This report consists of vugraphs of a presentation on the thermoelectric-electromagnetic pump. Topics covered are: modeling methodology; summary of rectangular TEMP results; cylindrical TEMP optimization task; optimization approach; optimization results; discussion of cylindrical optimization; and thoughts on future work

Quality assessment of commercial wholegrain flours produced from spelt wheat, common wheat and rye, and of spontaneous sourdough prepared with them

Celem pracy była próba wyprodukowania zakwasów spontanicznych z całoziarnowej mąki z pszenicy zwyczajnej, pszenicy orkisz oraz z mąki żytniej. W badanych mąkach oznaczono zawartość: wody, popiołu, wybranych składników mineralnych, białka ogółem, tłuszczu surowego, błonnika pokarmowego, wybranych mikotoksyn oraz fosforanów mio-inozytolu. Oznaczono ponadto kwasowość tłuszczową, kwasowość potencjalną, liczbę opadania (LO) oraz ilość glutenu i indeks glutenowy. Ze wszystkich całoziarnowych mąk sporządzono zakwasy, które kontrolowano przez 4 dni poprzez oznaczanie kwasowości czynnej (pH) i kwasowości potencjalnej. Całoziarnowe mąki z pszenicy orkisz odznaczały się większą zawartością białka, związków tłuszczowych i związków mineralnych, ale mniejszą zawartością błonnika całkowitego w porównaniu z mąkami uzyskanymi z pszenicy zwyczajnej i żyta. Wszystkie mąki całoziarnowe (z wyjątkiem orkiszowej MO1) charakteryzowały się podobną zawartością fosforanów mio-inozytolu w formie IP⁶ i IP², jedynie mąka żytnia odznaczała się dodatkowo formami IP⁵ i IP³. W żadnej z badanych mąk pszennych nie oznaczono zawartości mikotoksyn, tj. DON i zearalenonu, z wyjątkiem mąki z pszenicy orkisz MO1, w której zidentyfikowano śladowe jego ilości. Zakwasy otrzymane z mąk całoziarnowych z pszenicy orkisz po 72 h fermentacji w temp. 30 ºC charakteryzowały się większą kwasowością w porównaniu z zakwasami z mąki z pszenicy zwyczajnej, a bardziej zbliżoną do zakwasów żytnich. Zatem wszystkie otrzymane zakwasy można stosować do produkcji chlebów ze 100-procentowej mąki całoziarnowej z żyta, pszenicy orkisz i pszenicy zwyczajnej, w miejsce stosowanego dotychczas w praktyce zakwasu żytniego.The objective of the study was an attempt to produce spontaneous sourdoughs from wholegrain flours made from common wheat, spelt wheat, and rye. In the flours analyzed, the following was determined: water content, ash, selected mineral components, total protein, raw fat, dietary fibre, selected mycotoxins, and myo-inositol phosphates. Moreover, there were determined fat acidity, potential acidity, falling number as well as the content of gluten and gluten index. Using every type of the wholegrain flours tested, sourdoughs were produced; they were, further, monitored for 4 days by determining the active acidity (pH) and titratable acidity. In comparison to flours made from common wheat and rye, the wholegrain spelt wheat flours were distinguished by higher contents of protein, fat, and mineral compounds; however, they had less total fibre. All the wholegrain flours (except MO1 spelt flour) were characterized by a similar content of myoinositol phosphates in the form of IP⁶ and IP², but only the rye flour was additionally distinguished by the IP⁵ and IP³ forms. Mycotoxins, i.e. DON and zearalenone, were not found in any wheat flours except for the MO1 spelt flour, in which trace amounts of zearalenone were identified. Sourdoughs produced from the wholegrain spelt flour after the 72 h fermentation at 30 ºC were characterized by a greater acidity compared to those produced from the wheat flour and their acidity was more similar to that of the rye sourdoughs. Thus, all the types of sourdough obtained can be used to produce bread from 100 % wholegrain flour made from rye, spelt, and common wheat

Development of advanced mixed oxide fuels for plutonium management

A number of advanced Mixed Oxide (MOX) fuel forms are currently being investigated at Los Alamos National Laboratory that have the potential to be effective plutonium management tools. Evolutionary Mixed Oxide (EMOX) fuel is a slight perturbation on standard MOX fuel, but achieves greater plutonium destruction rates by employing a fractional nonfertile component. A pure nonfertile fuel is also being studied. Initial calculations show that the fuel can be utilized in existing light water reactors and tailored to address different plutonium management goals (i.e., stabilization or reduction of plutonium inventories residing in spent nuclear fuel). In parallel, experiments are being performed to determine the feasibility of fabrication of such fuels. Initial EMOX pellets have successfully been fabricated using weapons-grade plutonium

Technological evaluation and chemical composition of rye grains of selected varieties cultivated by 3 consecutive years

Przebadano ziarno 5 wybranych, populacyjnych, polskich odmian żyta uprawianych przez 3 lata. Wykonano analizę towaroznawczą ziarna oraz oznaczono skład chemiczny mąki cało-ziarnowej. Stwierdzono zależność właściwości ziarna oraz składu chemicznego mąki całoziarnowej głównie od roku uprawy zboża, a w znacznie mniejszym stopniu od odmiany. W trzecim roku uprawy, w którym wystąpiło najmniej opadów, żyto wszystkich odmian charakteryzowało się drobnym ziarnem, a mąka całoziarnowa największą zawartością białka i pentozanów, a najmniejszą skrobi.The research concerned rye grain of 5 selected Polish rye varieties, harvested in 3 successive years. Technological evaluation and chemical composition of examined rye grain was determined. Technological properties and composition of the grain was determined mostly by conditions prevailed through the year of harvest. The influence of genetic origin (variety) was minor. Rye grain obtained from the 3rd year, when rainfall was the smallest, was of smallest dimensions, and rye wholemeal made from this grain was characterised by the highest protein and pentosan content and the lowest content of starch

The use of rye wholemeal from different cultivars in baking

Celem pracy było porównanie ziarna różnych odmian żyta ozimego, w tym: populacyjnej odmiany Amilo, jednej z najstarszych zarejestrowanych polskich odmian Dańkowkie Złote i nowszych odmian tego zboża, pod względem przydatności mąki całoziarnowej do wypieku chleba. Ziarno badanych polskich odmian żyta charakteryzowało się niską, ale różną aktywnością enzymatyczną oraz zróżnicowanym: składem chemicznym, absorpcją wody i właściwościami wypiekowymi. Różna była też utrata wilgoci oraz twardnienia miękiszu uzyskanych chlebów podczas ich przechowywania. Mąka całoziarnowa z odmiany populacyjnej Amilo charakteryzowała się największą zawartością pentozanów (12%) oraz wodochłonnością (61%), a otrzymany z niej chleb wykazywał dużą objętość, jego miękisz w najmniejszym stopniu tracił wilgotność (około 1%) i najmniej twardniał podczas przechowywnia (2 kG). Odmiana populacyjna Kier charakteryzowała się ziarnem o najmniejszej zawartości białka (7,7%), mniejszej w porównaniu z Amilo zawartości pentozanów i mąką całoziarnową wykazującą najmniejszą wodochłonność (56,4%). Otrzymany z takiej mąki chleb cechował się małą objętością, a jego miękisz szybko tracił wilgoć (około 2%) i twardniał podczas przechowywania (4,5 kG).The aim of the study was to check the breadmaking quality of different varieties of winter rye, especially population variety Amilo, which is known for its low enzymatic activity and was not thoroughly examined in comparison to the oldest registered polish variety Dańkowskie Złote, and to several other new varieties. The varieties displayed low but varying enzymatic activity and diversified chemical composition, water absorption, baking properties. Also bread loaves obtained from wholemeal flour differed in quality, moisture loss and crumb hardening. Wholemeal from population variety Amilo contained the highest level of pentosans (12%) and displayed highest water absorption (61%), the obtained bread had good volume and crumb with the lowest tendency to drying (1%) and hardening (2 kG). Population variety Kier had lowest amounts of protein (7.7%), level of pentosans lower in comparison to Amilo and lowest water absorption of wholemeal (56.4%). In this case the loaves were low in volume, quickly lost moisture (2%) and staled (4.5kG)