This project evaluated the bias and uncertainty of keff of samples of spent nuclear fuel from various PWRs, using measured isotope concentrations. This project initially covered 260 samples from sixteen reactors. These samples had different fuel types (UO2 or MOX), with various enrichments (0.231% - 4.657%) and burnup ranges (3.4 - 75.0 GWd/tUi). The majority of the operating history information and reactor design specifications used for the CASMO-5 simulations were obtained from the database SFCOMPO 2.0, with additional data sourced from various technical reports. The simulated predicted isotopic concentrations were compared with the measured isotopic concentrations, which were also obtained from the database. For the isotopic concentration assessment, the predicted concentrations were adjusted by tuning the power density using 148Nd or burnup as a calibration point for the power density, achieving an uncertainty of ± 1%. Before tuning in, the average isotopic concentration uncertainty was -0.44%, over all reactors, with a range of -74.65% to 53.27%, after excluding outlying samples. A larger number of samples were ultimately excluded from the the final criticality analysis, due to missing information on design parameters, or because of unreasonably large differences between measured and calculated isotopic concentrations from the CASMO-5 simulations. After the isotopic concentration assessment, 128 samples were evaluated for the criticality analysis. The criticality analysis was performed using KENO-Va simulations to evaluate the effective multiplication factor, keff . Four simulation variants were used to evaluate the impact of different isotopic concentration inputs on KENO-Va results: one with predicted isotopic concentrations, and three with measured isotopic concentrations where missing or zero values were replaced with predicted values adjusted using the median, 10th percentile, or 90th percentile of the relative differences between predicted and measured concentrations. The result from this analysis showed the average bias across all samples was 862 pcm, and the average uncertainty was 2173 pcm. The total ∆ki in this project was determined to be -3921 pcm. This value is significantly different than the ∼ -1841 pcm reference value from the technical reportof ISG-8R3, which cites NUREG/CR-7108 which is a similar analysis on PWRs. It is important to minimize these biases and uncertainties to ensure accurate and reliable criticality analyses of spent nuclear fuel, which can improve the reliability of storage and disposal safety margins.

Detta projekt utvärderade bias och osäkerhet för keff hos prover av använt kärnbränsle från olika PWR:er, med användning av uppmätta isotopkoncentrationer. Projektet omfattade initialt 260 prover från sexton reaktorer. Dessa prover hade olika bränsletyper (UO2 eller MOX), med varierande anrikningar (0.231 % – 4.657 %) och utbränningsintervall (3.4 – 75.0 GWd/tUi). Merparten av informationen om driftshistorik och reaktordesignspecifikationer som användes för CASMO-5 simuleringarna hämtades från databasen SFCOMPO 2.0, med ytterligare data från olika tekniska rapporter. De simulerade isotopkoncentrationerna jämfördes med de uppmätta isotopkoncentrationerna, vilka också hämtades från databasen. För bedömningen av isotopkoncentrationer justerades de simulerade koncentrationerna genom att justera effekttätheten med 148Nd eller utbränning som kalibreringspunkt för effekttätheten, vilket uppnådde en osäkerhet på ± 1 %. Före justeringen var den genomsnittliga osäkerheten i isotopkoncentration −0.44 % över alla reaktorer, med ett intervall från −74.65 % till 53.27 %, efter att avvikande prover exkluderats. Ett större antal prover exkluderades slutligen från den slutliga kriticitetsanalysen, på grund av saknad information om designparametrar eller på grund av orimligt stora skillnader mellan uppmätta och beräknade isotopkoncentrationer från CASMO-5 simuleringarna. Efter bedömningen av isotopkoncentrationer utvärderades 128 prover för kriticitetsanalysen. Kriticitetsanalysen genomfördes med KENO-Va simuleringar för att utvärdera den effektiva multiplikationsfaktorn, keff. Fyra simuleringsvarianter användes för att utvärdera påverkan av olika isotopkoncentrationsindata på KENO-Va resultaten: en med simulerade isotopkoncentrationer och tre med uppmätta isotopkoncentrationer där saknade eller nollvärden ersattes med simulerade värden justerade med medianen, 10:e percentilen eller 90:e percentilen av de relativa skillnaderna mellan simulerade och uppmätta koncentrationer. Resultatet från denna analys visade att den genomsnittliga biasen över alla prover var 862 pcm och den genomsnittliga osäkerheten var 2173 pcm. Det totala ∆ki i detta projekt bestämdes till −3921 pcm. Detta värde skiljer sig avsevärt från referensvärdet på cirka −1841 pcm från den tekniska rapporten ISG-8R3, som hänvisar till NUREG/CR-7108, vilket är en liknande analys av PWR:er. Det är viktigt att minimera dessa biaser och osäkerheter för att säkerställa korrekta och tillförlitliga kriticitetsanalyser av använt kärnbränsle, vilket kan förbättra tillförlitligheten i säkerhetsmarginalerna för lagring och slutförvaring.