Impact of misalignment on physics

In this article we summarize the impact of misalignment of tracking detectors and muon systems on physics measurements. Studies from the ATLAS, CMS, and LHCb collaborations are presented

Enabling Technologies for Silicon Microstrip Tracking Detectors at the HL-LHC

While the tracking detectors of the ATLAS and CMS experiments have shown excellent performance in Run 1 of LHC data taking, and are expected to continue to do so during LHC operation at design luminosity, both experiments will have to exchange their tracking systems when the LHC is upgraded to the high-luminosity LHC (HL-LHC) around the year 2024. The new tracking systems need to operate in an environment in which both the hit densities and the radiation damage will be about an order of magnitude higher than today. In addition, the new trackers need to contribute to the first level trigger in order to maintain a high data-taking efficiency for the interesting processes. Novel detector technologies have to be developed to meet these very challenging goals. The German groups active in the upgrades of the ATLAS and CMS tracking systems have formed a collaborative "Project on Enabling Technologies for Silicon Microstrip Tracking Detectors at the HL-LHC" (PETTL), which was supported by the Helmholtz Alliance "Physics at the Terascale" during the years 2013 and 2014. The aim of the project was to share experience and to work together on key areas of mutual interest during the R&D phase of these upgrades. The project concentrated on five areas, namely exchange of experience, radiation hardness of silicon sensors, low mass system design, automated precision assembly procedures, and irradiations. This report summarizes the main achievements

SARNET benchmark on QUENCH-11. Final report

In den QUENCH-Versuchen wird der Wasserstoffquellterm bei der Einspeisung von Notkühlwasser in einen trockenen, überhitzten Reaktorkern eines Leichtwasserreaktors untersucht. Ferner wird in den Versuchen das Verhalten von überhitzten Brennelementen unter verschiedenen Flutbedingungen untersucht, eine Datenbasis zur Modellentwicklung und eine Weiterentwicklung von Rechenprogrammen zu Schweren Störfällen (engl. SFD – Severe Fuel Damage) erstellt. Der Ausdampf-Versuch QUENCH-11 wurde am 8. Dezember 2005 durchgeführt. Es war das zweite Experiment im Rahmen des EU-geförderten LACOMERA-Programms. Es sollte einen Kühlmittelpumpenausfall während eines Kühlmittelverluststörfalls (hier ein sog. Small Break LOCA) oder einer plötzlichen Stromabschaltung (eng. „station blackout“) mit einer späten Druckentlastung des Primärsystems simulieren. Verbunden mit dem Unfallszenario ist das Ausdampfen eines teilgefüllten Reaktorkerns bzw. des Versuchsbündels. Das Ziel war die Untersuchung des Bündelverhaltens während des Ausdampfens und des nachfolgenden Abschreckens mit reduzierter Wassereinspeiserate. Es war das erste Experiment, in dem der gesamte Unfallablauf von der Ausdampfphase bis zur verzögerten Flutung des Bündels bei einer geringen Wasser-Einspeiserate untersucht werden sollte. Das Ausmaß der Wechselwirkungen von Thermalhydraulik und Materialien war in dem Experiment ausgeprägter als in früheren QUENCH-Versuchen. Das Experiment wurde von INRNE Sofia (Bulgarische Akademie der Wissenschaften) vorgeschlagen und zusammen mit dem Forschungszentrum Karlsruhe definiert. Nach dem Experiment wurde entschieden, die QUENCH-11-Daten für ein Rechenprogramm-Benchmark, bei dem die Rechenergebnisse mit den experimentellen Daten verglichen werden, im Rahmen des Europäischen Exzellenz-Netzwerks SARNET anzubieten, um die Zuverlässigkeit der Rechnungen für die verschiedenen Phasen von Unfall bzw. Experiment zu überprüfen. Die eingesetzten SFD-Rechenprogramme waren ASTEC, ATHLET-CD, ICARE-CATHARE, MELCOR, RATEG/SVECHA, RELAP/SCDAPSIM, und SCDAP/RELAP5. Die Koordination für den Vergleich übernahm INRNE. Als Grundlage für den Vergleich dienten die zeitlichen Verläufe von Temperaturen, Wasserstofferzeugung und anderer wichtiger Daten. Außerdem wurden Axialprofile, in erster Linie die der Temperatur zum Zeitpunkt des Flutbeginns und des Endstadiums, d. h. bei der Testzeit von 7000 s, verglichen. Für die meisten Rechenergebnisse kann ein gemeinsamer Trendverlauf angegeben werden. Größere Unterschiede zeigen die Ergebnisse für die Wasserstofferzeugung und die zugehörige Oxidschichtdicke. Der Grad der Übereinstimmung zwischen Rechnung und Experiment wird von den Schwachstellen der Rechnung und des Experiments gleichermaßen mitbestimmt. SFD-Rechenprogramme sind zur Analyse von typischen Kernreaktorunfällen entwickelt worden. Einzelne Besonderheiten der experimentellen Anordnung integraler Experimente (wie auch QUENCH-11) sind bedingt durch das Vorhandensein von Dampfführungsrohr (Shroud) und Elektrodenmaterial für die elektrische Stabheizung nicht reaktortypisch und können daher nicht in der gewünschten Einzelheit im Rechenprogramm nachgebildet werden. Hinzu kommen Effekte durch den Anwender. Da jedoch die Bandbreite der wesentlichen Rechenergebnisse einschließlich der Wasserstofferzeugung nicht extrem groß ist, kann das Ergebnis des SFD-Rechenprogramm-Benchmarks insgesamt als positiv bewertet werden. Ein Vergleich mit anderen Experimenten zeigt einen weiteren Bedarf an Verbesserungen besonders im Hinblick auf die Oxidation stark zerstörter Bündelstrukturen während des Flutens. Zusätzlich erwies sich das Rechenprogramm-Benchmark für einige Programmanwender als wertvoll, um sich mit den physikalischen Problematiken und der Anwendung von großen SFD-Rechenprogrammen vertraut zu machen. Es dient dem Erfahrungsaustausch mit jüngeren Wissenschaftlern und Ingenieuren und der Aufrechterhaltung des Standards der nuklearen Sicherheit

CoreSOAR Core Degradation State-of-the Art Report Update: Conclusions [in press]

In 1991 the CSNI published the first State-of-the-Art Report on In-Vessel Core Degradation, which was updated to 1995 under the EC 3rd Framework programme. These covered phenomena, experimental programmes, material data, main modelling codes, code assessments, identification of modelling needs, and conclusions including the needs for further research. This knowledge was fundamental to such safety issues as in-vessel melt retention of the core, recovery of the core by water reflood, hydrogen generation and fission product release. In the last 20 years, there has been much progress in understanding, with major experimental series finished, e.g. the integral in-reactor Phébus FP tests, while others have many tests completed, e.g. the electrically-heated QUENCH series on reflooding degraded rod bundles, and one test using a debris bed. The small-scale PRELUDE/PEARL experiments study debris bed quench, while LIVE examines melt pool behaviour in the lower head using simulant materials. The integral severe accident modelling codes, such as MELCOR and MAAP (USA) and ASTEC (Europe), encapsulate current knowledge in a quantitative way. After two EC-funded projects on the SARNET network of excellence, continued in NUGENIA, it is timely to take stock of the vast range of knowledge and technical improvements gained in the experimental and modelling areas. The CoreSOAR project, in NUGENIA/SARNET, drew together the experience of 11 European partners to update the state of the art in core degradation, finishing at the end of 2018. The review covered knowledge of phenomena, available integral experiments, separate-effects data, modelling codes and code validation, then drawing overall conclusions and identifying needs for further research. The final report serves as a reference for current and future research programmes concerning core degradation in NUGENIA, in other EC research projects such as in Horizon2020 and for projects under the auspices of OECD/NEA/CSNI