ML17229B044: Difference between revisions

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| issue date = 03/02/1999
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REGULATORY INFORMATION DISTRIBUTION SYSTEM (RIDS)
ACCESSION NBR:9903110413          DOC.DATE: 99/03/02 NOTARIZED: NO FACIL:50-389 St. Lucie Plant, Unit 2, Florida Power & Light Co.
DOCKET 05000389 I
AUTH.NAY&  .        AUTHOR AFFILIATION KLEIN,R.M.          Florida Power & Light Co.
STALL,J'.A.          Florida Power & Light Co.
RECIP.NAME            RECIPIENT AFFILIATION
==SUBJECT:==
  "St Lucie,Unit 2,Cycle 11 Reactor Startup Physics Testing Rept." With 990304 ltr.
DISTRIBUTION CODE: IE26D        COPIES RECEIVED:LTR TITLE: Startup Report/Refueling Report (per Tech Specs) 2  ENCL    [  SIEE:    Z  I NOTES:
RECIPIENT            COPIES              RECIPIENT            COPIES ID, CODE/NAME        LTTR ENCL          ID  CODE/NAME        LTTR ENCL PD2-3 PD                  1    1      GLEAVES,W                1      1 INTERNAL: ACRS                        1    1              CSEE              1. 1 NRR/DSSA/SRXB/B            1    1      RGN2      FILE  01      1      1 EXTERNAL: NOAC                        1    1      NRC PDR                  1      1 NOTE TO ALL "RIDS" RECIPIENTS:
PLEASE HELP US TO REDUCE WASTE. TO HAVE YOUR NAME OR ORGANIZATION REMOVED FROM DISTRIBUTION LISTS OR REDUCE THE NUMBER OF COPIES RECEIVED BY YOU OR YOUR ORGANIZATION, CONTACT THE DOCUMENT CONTROI DESK (DCD) ON EXTENSION 415-2083 TOTAL NUMBER OF COPIES REQUIRED: LTTR                8  ENCL      8
Florida Power St Light Company,6351 S. Ocean Drive, Jensen Beach, FL 34957 March 4, 1999                                    L-99-059
@PI                                                                                              10 CFR 50.36 U. S. Nuclear Regulatory Commission ATTN: Document Control Desk Washington, DC 20555 Re:      St. Lucie Unit 2 Docket 50-389 P    i      in R Pursuant to St. Lucie Unit 2 Technical Specification 6.9.1.1, the enclosed summary report                  of plant startup and power escalation testing for Cycle 11 is hereby submitted.
Should you have any questions, please contact us.
Very truly yours, J. A. Stall Vice President St. Lucie Plant JAS/RLD II
==Enclosure:==
St. Lucie  Unit 2, Cycle  11 Reactor Startup Physics Testing Report; March 2, 1999 CC:              Regional Administrator, Region II, USNRC Senior Resident Inspector, USNRC, St. Lucie Plant 9903ii0413 990302    05000389' PDR      ADOCK PDR an FPL Group company
          ~hurtle S'T<ARg'UgrP> XE'S'f"RE~Og<RX'
ST. LUCIE UNIT 2, CYCLE 11 REACTOR STARTUP PHYSICS TESTING REPORT Author                                                    Date .2 z Ray M.
React    ngineering, S . Lucie Plant Reviewed                                                  Date Walter D. Mead Jr.
Reactor Engineering, St. Lucie Plant Reviewed                                                  Date Carl G. O'Farrill S ervisor of P    Fu    Engineering Approved C. Ashton Pell Reactor Engineering Supervisor, St. Lucie Plant
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report Table of Contents Section              Title                          Pa e I    Introduction                                  4 II    Cycle 11 Fuel Design                          5 III  CEA Drop Time Testing                          7 IV    Approach to Criticality                        8 V    Zero Power Physics Testing                    9 VI    Power Ascension Program                        10 VII  Summary                                        11 VIII  References                                    12 List of Fi ures Fi ure                Title                          Pa e Cycle 11 Core Loading Pattern                  13 Inverse Count Ratio Plot- Channel B            14 Inverse Count Ratio Plot- Channel D            14 Power Distribution - 25% Power                15 Power Distribution - 50% Power                16 Power Distribution - 98% Power                17
0 St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report Table of Contents cont List of Tables Table                      Title                  Pa e 1  Approach to Criticality                        18 2  CEA Group'Worth Summary                        19
11 St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report I. Introduction The purpose of this report is to provide a description of the fuel design and core load, and to summarize the startup testing performed at St. Lucie Unit 2 following the Cycle 11 refueling.
The Startup testing verifies key core and plant parameters are as predicted. The major parts of this testing program include:
: 1)  Initial criticality following refueling,
: 2)  Zero power physics testing, and
: 3)  Power ascension testing.
This Cycle  11 Startup Report is being submitted in accordance with Technical Specification 6.9.1.1 because:
A. Fuel design changes were made, introducing the "Value Added" pellet, the Guardian Grid and consequently eliminating long lower end-caps The test data satisfied all acceptance criteria and demonstrated general conformance to predicted performance..
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report II.      cle 11 Fuel Desi n The Cycle 11 reload consists entirely of fuel manufactured by Asea Brown Boveri Combustion Engineering (ABB-CE). The 217 assemblies of the Cycle 11 core are comprised of fuel from four batches. Of these, 64 are fresh batch N assemblies, 64 are once-burned batch M assemblies, 84 are twice-burned batch L assemblies and 5 are )hrice-burned batch K assemblies.
The Region N assemblies consist of non-gadolinia fuel rods (4.1 to 4.45 w/o UQ35 enriched) and Gadolinia (UOz -GDg 03 )'bearing fuel rods (Gadolinia burnable absorber fuel rods, 4 or 8 w/o gadolinia homogeneously dispersed in a 2.2 to 2.55 w/o UQ35 enriched carrier).
The mechanical design    of the Region N fuel assemblies differs from Regions M, L and K in the following ways:
: 1) The bottom grid is the laser welded "Guardian" grid. The Guardian grid incorporates debris stopping features. The other fuel batches employ TIG welded lower grids.
: 2) The fuel rod lower endcaps were changed from the long lower endcap design to a shorter design which works with the new Guardian grid. This effectively shifted the active fuel 1.14 inches down relative to the other fuel assembly regions.
: 3) The upper pellet stack spacer disc which separates the top fuel pellet &om the upper plenum spring was deleted.
: 4) The Plenum spring design was modified to accommodate the longer plenum size.
: 5) The fuel rod pellet diameter was increased by 0.0005 inches, pellet dish volume decreased by 69%, and the pellet theoretical density was.increased &om 95.25% to 95.4%.
: 6) The top spacer grid incorporates backup arches in all interior cells as opposed to only the peripheral cells of previous fuel assembly designs.
: 7) The upper end fitting flow and hold-down plates were slightly thickened'. The spring force was increased for the fuel assembly upper end fitting springs PC/M 98016 adressed the mechanical, thermal hydraulic and neutronic impact of the region N fuel design changes. Evaluations performed by FPL and ABB-CE found the operational impact of the fuel design changes to be acceptable. There was no safety impact due to the fuel design changes. Subsequent Low Power Physics, Power Ascension and Shape Annealing Factor (SAF) testing substantiated the conclusions  of the evaluations.
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report II.        cle 11 Fuel Desi n continued No fuel handling issues were noted due to the Region N fuel assembly upper end fitting changes mentioned above. The impact of the upper end fitting changes had been evaluated by FPL prior to the fuel receipt. This was accomplished by field testing an available Region N design upper end fitting with a PSL 2 new fuel grapple.
The entire Cycle 11 core consists of debris resistant fuel (long lower end-cap or Guardian grid).
The Cycle 11 loading pattern is similar to Cycle 10. Cycle 11 employs a low-leakage fuel management scheme'and is 90 degrees rotationally symmetric.
h The Cycle 11 core map is represented in Figure 1. The assembly serial numbers and control element assembly (CEA) serial numbers are given for each core location.
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Repor't III. CEA Dro        Time Testin Following the core reload and prior to the approach to criticality, CEA drop time testing was performed. The objective of this test is to measure the time of insertion from the fully withdrawn position (upper electrical limit) to the 90% inserted position under hot, full flow conditions. The average CEA drop time was found to be 2.29 seconds with maximum and minimum times of 2.92 seconds and 0.90 seconds, respectively. All drop times were within the 3.1 second maximum requirement of Technical Specification 3.1.3.4. 'In addition the CEA drop time distribution requirements for scram shape (average drop time <2.77 seconds and maximum drop time <3.07 seconds) specified in the reload PC/M 98016 (Reference 6) were satisfied.
St. Lucie Vnit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report IV. A roach to Criticali The approach to criticality involved diluting from a sub-critical boron concentration of 1660 ppm to a predicted critical boron concentration of 1441 ppm. Inverse Count Rate ratio (ICRR) plots were maintained during the dilution process using wide range channels B and D. Refer to Figures 2 and 3 for ICRR information. Table 1 summarizes the dilution rates and times, as well as beginning and ending boron concentrations.
'nitial criticality for St. Lucie Unit 2, Cycle 11, was achieved on December 12, 1998 at 06:29 with CEA group 5 at 60 inches withdrawn and all other CEAs at the all-rods-out (ARO) position.
The actual critical concentration was observed to be 1473 ppm.
St.t  ucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report V. Zero Power Ph sics Testin To ensure that the operating characteristics of the Cycle    11 core were consistent with the design predictions, the following tests were performed:
: 1) Reactivity Computer Checkout;
: 2) AllRods Out Critical Boron Concentration;
: 3) Isothermal Temperature Coefficient Measurement; and
: 4) CEA Group Rod Worth Measurements.
Proper operation of the reactivity computer is ensured by performing the "Reactivity Computer Checkout". This part of the testing determines the appropriate testing range and checks that reactivity changes are being correctly calculated by the reactivity computer's internal algorithms.
The testing range is selected such that the signal to noise ratio is maximized and that testing is performed below the point of adding nuclear heat. The reactivity calculation is. checked a positive and negative reactor period test through respective introduction of a known by'erforming amount of positive and negative reactivity. The results of the reactivity computer checkout were compared to the appropriate predictions supplied in the reload PC/M 98016 (Reference 6).
Satisfactory agreement was obtained.
The measurement of the all-rods-out (ARO) critical boron concentration was performed. The measured value was 1524.9 ppm which compared favorably with the design value of 1491 ppm (Reference 2). This was within the acceptance limits of+ 100 PPM.
The measurement of the isothermal temperature coefficient was performed and the resulting moderator temperature coefficient (MTC) was derived. The MTC was determined to be -1.630 pcm/'F which fell well within the acceptance criteria of + 2.0 pcm/'F. of the design MTC of
-1.938 pcm/'F (corrected). This satisfies Unit 2 Technical Specification 3.1.1.4 which states that the MTC shall be less positive than 5.0 pcm/;F when reactor power is less than or equal to 70%
rated thermal power.
Rod worth measurements were performed using the rod swap methodology. This method involves exchanging a reference group, which is. measured by the boration dilution technique, with each of the remaining test groups. A comparison of the measured and design CEA reactivity worths is provided in Table 2. The following acceptance criteria apply to the measurements made:
: 1)      The measured value of each test group, or supergroup measured, is within+15% or+100 pcm of its corresponding design CEA worths, whichever is greater and,
: 2)      The measure worth of the reference group and the total worth for all the CEA groups measured is within+ 10% of the total design worth.
All acceptance criteria were  met.
0 St. I ucie Unit 2, ~cle 11 Startup Physics Testing Report VI. Power Ascension Pro ram During power ascension, the fixed incore detector system is utilized to verify that the core is loaded properly and there are no abnormalities occurring in various core parameters (core peaking factors, linear heat rate, and tilt) for power plateaus at 25%, 50%, and greater than 98%
rated thermal power.
A summary of the flux maps    at the 25%, 50% and 98% power levels is provided in figures 4, 5 8c
: 6. These flux maps are used for comparing the measured power distribution with the predicted power distribution. For the purposes of the power ascension, the acceptance criteria requires the RMS value of the power deviation be less than or equal to 5%. In addition, for the 25% and 98%
plateaus, the individual assembly powers should be within 10% of the predicted power (both) and the relative power density (RPD) should be within 0.1 RPD units of predicted for the 25%
power case. These criteria were satisfied.
A  Shape Annealing Factor (reference 5) test was performed in conjunction with the power ascension (reference 3). This test was necessitated by the replacement of the Reactor Protection System Channel "D" the Linear Power Range Detector and the change in the active fuel stack height introduced with the Region N fuel. The measured Shape Annealing Factors were installed in the Linear Power Range Detector instrument circuits as required by the reload PC/M 98016 (Reference 6).
Additionally, calorimetric, nuclear, and delta T power calibrations were performed at each power plateau prior to advancing reactor power to the next higher level specified by procedure.
10
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 0
Startup Physics Testing Report VII. Summaru Compliance with the applicable Unit 2 Technical Specifications was satisfactory and all acceptance criteria were met.
11
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report VIII.References
: 1)  "Initial Criticality, " Pre-Operational Procedure 2-3200088
: 2)  "Reload Startup Physics Testing, " Pre-Operational Procedure 3200091
: 3)  "Reactor Engineering Power Ascension Program," Pre-Operational        Procedure 3200092
: 4)  St. Lucie Unit 2 Technical Specifications.
: 5)  "Shape Annealing Factor Test," Pre-Operational Test Procedure 3200093
: 6)  St. Lucie Urit 2 Cycle    11 Reload PC/M 898016 12
St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report FIGURE 1 CYCLE 11        CORE LOADINGPATTERN P      M      K      H Y  X  W I
V I
                ~  T I
S                                    F I
E I
0I    C      'B I A
I I  I      I L41    L97    L76    L47      I  I      I              I      I I        I    I    I                                        I  I      I      I        I      I
                                                                                                      -21 I    I                                                                I I    I  L66  M04 M24    N15    M48    N18    M26 M10 L84            h I                    28            10                            I        I      I L86  N20  M45 N35    L04    M35    L06    N40 M54 N26    L62 55      23            200            34      15                      I      I L65 N29 201 L59  N02 111 N42 114 L11    N48 4
L22 N04 78 L93    N30 202 L88
                                                                                      -'r'-'-i-'-'-18 I      I I
N27  L91  N09  L50 M62            M06    L27    M32 L80 N10    L61    N14      L68      I I
                                                                                                    '- 17 43        73      118            29          119    107            8 I
i  M11 M52 NOS    L78  N49 M58    N54    K78    N56    M68 N34 L52    N06    M44      M01    -~ - -
I
                                                                                                    ~
16 112        19        113            51          5        115                      I M27 N52  L20  M33 'M69 M39    L55    N57    L73    M41 M55 M59    L34                      I N36      M21 15 105      203                          204 17                                33                  104          100              L43
                                                                                                    -'-'-14 N28 L07 N45    L25  N62 L71    M81    M63    M83    L57 N63 L31    N46    L01      N16
                                                                                                    -'13 L74 101      32        75                                                              25    L94 21                        6          1
                                                                                                    -'-'-12 L95 M49 M38 205 L12  MOT 67 K79 N53 30 M66    K73 70 M65    N64 44 K80 M08 60 L13    M37 206 M50 L75
                                                                                                    -'1
                                                                                                    -'-'-10 N23 L02 N43    L30  N55                M64    M82    L70 N60 L24  N44    L08      N24          -'
L42  63      63        18                      109        116        72              13          -'-'- 8' M22 N39  L35  M60  M56 M42    L72    N61    L54    M40 M70 M34    L21    N41      hl28 122        110      207            52          208    108          121 M02    N07    L53  N33 M67    N58    K77    N59    M57 N47 L79  N01    M51      M12    -'"'-'- 6 71        16          14            64          9        12 L69 N21  L60  N11  L81 M31            M05    L28    M61 L51 N12    L90    N22      L83    -'-'-'- 5 120        20      102            31          103    41            7 L89 N31    L92  N08 L23    N38    L10    N37    L33 N03 L58  N32    L64 4
209        76        27            22        117        210 L63  N17  M53 N51    L05    M36    L03    N50 M46 N19    L87 3
3        74            211                  79 L85  M09 M25    N13    M47    N25    M23 M03 L67 69            26 L46    L77    L96    L40 Assembly Serial  &#xb9;    XXX Insert Serial &#xb9;      &#xb9;&#xb9; 13
St. Lucie Unit 2, Cycle              il Startup Physics Testing Report FIGLRE 2. WIDE RANGE CHANNEL B BORON DILUTION 0.9  .
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1000 2000        3000      4000        5000 ,  6000 7000 8000 OAu.OII$ DILUTCD FIGURE 3. WIDE RANGE CHAN%L D BORON DILUTION 0.9 0.8 0.7 0.6 K 0.5 5
0.4 0.3 0.2 0.1
      .0 1000 2000        3000      4000        5000    8000 7000 8000 OALLONS OILUTKD 14
0 St. Lucie Unit 2, Cycle 11, Startup Physics Testing Report Figure 4 POWER DISTRIBUTION COMPARISON WITH DESIGN -25% POWER Uhg
$ 400$ urtd:  $ )CACOIC              $ )cslgn:
OODTD        )O 7)DSNJkM PDWW LDTO Jxtonto
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                                                                                ~      0      p      I      t      J    0      4 l)T            1$          11$            IM                    7        I
                                                                              ~ SN          DSN          DSID          MN
                                                                              ~ SN          OSU          0JIC          tSIT AN$            44ll          4)to          4117 IQ        )I            10                                      Nl 410      $$0          )$ 00                        1410          ~ JN      OAN 4$ 1      JS7          )SQ                          ISQ          ~ AQ      ~ DN ANT        4  Alt        4170                                      4141      4NC A
IQ                    I          JN            IN            IN            MT        IM        17$      ltf
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                                                        )SIC 141 ~
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                                                                                                                                                          )JIO
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                                                                  )SN IDN IIIO IUD          IJCD          )lit        SN IJln Ult LMO Un
                                                                                                                                                                    )$ 50 Llll L)Q      LITC      1$ 1T                                          IAID          IDM          LMC AN4          44Q      4 450    4477    44N        4DN            4N$          MN            41OI          441$      4AN      41)1      44Q      4JQ MS            SM      MS                  Ml        M4                          LO            )$ 7          QC        QS                            IQ 47D          )ND      ISN                U)4      USD                          JN          INO          U>>        ISN                          1410 AID          LDN      ISN                UN        L)N                          JIC          )$ 71        LL!l      IJot                          )NI            I 4110          4DN      44N      0ND      ONI        ~ DQ                        ~ DIC          ~ ADI        ODN      ~ lnl                        ~ Aol    ~ DN 7                            Ml        MI      MI        MS                          11$          Mi            Ml        la        Qt                  QT
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St.          I ucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report Figure 6 POWER DISTRIBUTION COMPARISON WITH DESIGN -98% POWER Una                                                                        power DIN)ttn4)oh colllpNtlon yhal De Ntpt nkasarcd:    DCJCDN Secrcc      N).ttt) 1100        1st  t)tt 1)OOU; Smenec      DUS~"'c'esign:
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Sccsncsnc                        et)SAAA1I'"Le                          n      4                          a        I    n      4 I It            ll        US                N                  5        t M)4          OSN          0410
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                                )SIC                  L)ll      L)$ 5                                      ISU                      u1 I                ISU      )AC I 4ANC                  4)NI        ~ AU                        ~ Jl I          ~ 41$                  4DO)                4DN      4ml      ~ Dtl IN            Ict      ics        NS              Nl            N)          N)              ill      )CO      Ut                  UT        UC UOD          LIN      LUO        UN              IDIO          UN          INN            LUD      UCO      IUD                ISN
                                )DU          LIN      USC        LIU                  I        LNI                          UN      LUT      LIN                            JC1 ODOT        ~ mc      ~ AN      ~ AU            OAU        ~ Alt          MU            aln      MCI      ~ ANC              ~ JN      M45 Ut                  Ul              UI            UC          US                      Ul        Ul        Ul        IN        lit lt                              UN                  IANO            UN)          Leis        UN                      Ule      )AN      IJai      ISN      UN IJ01
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IJU 0DU JU
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                                                                                                                                      )lt)
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                                                                                                                                                    ~ ln  UN
                                                                                                                                                              ~ AN LU)
                                                                                                                                                                        ~ Jlt LIN 44M UT
            )N                  Ul            UI                  Ul              IN                        SN                      NC        NS        let      10$      1st LND          LU4                ISN            lsn            Jl          IDN                        Jle    Llm      UDO      Lln I
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                                                                        ~ Alt 1451
                                                                                        ~ DU Alt OOU 1451
                                                                                                                    ~ lot ltlAII un
                                                                                                                                          ~        ~ JU      ~ AU L15)
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                                                                  )lit LI  lc IAN IDU ula un IAN IAN Llle UN ACO JTI LNO      lln LIN 44N                                          440I            ~ DU        MN              ~ ACI        4 mt    4ln      4JU      44ll I                          lt                  I                  5 IS)0                  um'JIC IJlt                          IACI        )Jlt            lms      1 see                          ATO IJle                              IDU                          141$        ISN            Lml      IJU      UU                      I 44N                  4)IN      4AU                          Msl            44N            4401    4AIU      4ml                44U U                    I                            lt          U              lt      IC        1$        N ASD        Ills    IDN        ISN            LIN          Lite        IJN            ISN      I)CD      UN AC)        LUS      UNS        IJN            l)N          LIU          )ST)            IJN      IACI      Lml 4411        4DU    . 4415        4llc            44DC        4)m            4ANS          44)0    44) I    4ml      44U U              N                                          t JDI            LUD            Scs        IJN              Jcs      4$ 0 451            IJll          JU          IJN              Jct      ACD 4JU            4411        4)NI          44N,          4401    4JN I
                                                                            $ 10          JN                          sle IT 4401 J'n MN          4NC ll 4DN RMS Devlatlon:        1.25'A tna mcor 0 oetecaon system N onerame oer Dooencsx t, nato aevuaon snoam os Ns 0 man or cham Io as@, ana meet me reqeremems    a DA I 4 snntormea a me sa ena os per ceca power tnt pcmewe meme me power acean smn test pmefmh, 17
0    St.
I ucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report I
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21 88 gpm            1591                  1491              70 44 gpm            1491                  1473              75 18
0      St. Lucie Unit 2, Cycle 11 0
Startup Physics Testing Report Table 2 CEA Group Worth Summary CEA Group            Measured Worth        Design
* Worth Percent Difference (pcm)                (pcm)
Reference Group B          2140.69              2070.00            -3.30 .
                          ~
1427.65                1417            -0.75 1&2                  1724.48                1691            -1.94 3,4&5                    1762                  1712            -2.84 Total                7054.84                  6890            -2.34
*Reference 2 Percent difference = (Design-Measured)/(Measured) *100 19
0 a,
  }
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Latest revision as of 12:14, 4 February 2020

Cycle 11 Reactor Startup Physics Testing Rept. with 990304 Ltr
ML17229B044
Person / Time
Site: Saint Lucie NextEra Energy icon.png
Issue date: 03/02/1999
From: Klein R, Stall J
FLORIDA POWER & LIGHT CO.
To:
NRC OFFICE OF INFORMATION RESOURCES MANAGEMENT (IRM)
References
L-99-059, L-99-59, NUDOCS 9903110413
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Text

CATEGORY 1 y.

REGULATORY INFORMATION DISTRIBUTION SYSTEM (RIDS)

ACCESSION NBR:9903110413 DOC.DATE: 99/03/02 NOTARIZED: NO FACIL:50-389 St. Lucie Plant, Unit 2, Florida Power & Light Co.

DOCKET 05000389 I

AUTH.NAY& . AUTHOR AFFILIATION KLEIN,R.M. Florida Power & Light Co.

STALL,J'.A. Florida Power & Light Co.

RECIP.NAME RECIPIENT AFFILIATION

SUBJECT:

"St Lucie,Unit 2,Cycle 11 Reactor Startup Physics Testing Rept." With 990304 ltr.

DISTRIBUTION CODE: IE26D COPIES RECEIVED:LTR TITLE: Startup Report/Refueling Report (per Tech Specs) 2 ENCL [ SIEE: Z I NOTES:

RECIPIENT COPIES RECIPIENT COPIES ID, CODE/NAME LTTR ENCL ID CODE/NAME LTTR ENCL PD2-3 PD 1 1 GLEAVES,W 1 1 INTERNAL: ACRS 1 1 CSEE 1. 1 NRR/DSSA/SRXB/B 1 1 RGN2 FILE 01 1 1 EXTERNAL: NOAC 1 1 NRC PDR 1 1 NOTE TO ALL "RIDS" RECIPIENTS:

PLEASE HELP US TO REDUCE WASTE. TO HAVE YOUR NAME OR ORGANIZATION REMOVED FROM DISTRIBUTION LISTS OR REDUCE THE NUMBER OF COPIES RECEIVED BY YOU OR YOUR ORGANIZATION, CONTACT THE DOCUMENT CONTROI DESK (DCD) ON EXTENSION 415-2083 TOTAL NUMBER OF COPIES REQUIRED: LTTR 8 ENCL 8

Florida Power St Light Company,6351 S. Ocean Drive, Jensen Beach, FL 34957 March 4, 1999 L-99-059

@PI 10 CFR 50.36 U. S. Nuclear Regulatory Commission ATTN: Document Control Desk Washington, DC 20555 Re: St. Lucie Unit 2 Docket 50-389 P i in R Pursuant to St. Lucie Unit 2 Technical Specification 6.9.1.1, the enclosed summary report of plant startup and power escalation testing for Cycle 11 is hereby submitted.

Should you have any questions, please contact us.

Very truly yours, J. A. Stall Vice President St. Lucie Plant JAS/RLD II

Enclosure:

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Reactor Startup Physics Testing Report; March 2, 1999 CC: Regional Administrator, Region II, USNRC Senior Resident Inspector, USNRC, St. Lucie Plant 9903ii0413 990302 05000389' PDR ADOCK PDR an FPL Group company

~hurtle S'T<ARg'UgrP> XE'S'f"RE~Og<RX'

ST. LUCIE UNIT 2, CYCLE 11 REACTOR STARTUP PHYSICS TESTING REPORT Author Date .2 z Ray M.

React ngineering, S . Lucie Plant Reviewed Date Walter D. Mead Jr.

Reactor Engineering, St. Lucie Plant Reviewed Date Carl G. O'Farrill S ervisor of P Fu Engineering Approved C. Ashton Pell Reactor Engineering Supervisor, St. Lucie Plant

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report Table of Contents Section Title Pa e I Introduction 4 II Cycle 11 Fuel Design 5 III CEA Drop Time Testing 7 IV Approach to Criticality 8 V Zero Power Physics Testing 9 VI Power Ascension Program 10 VII Summary 11 VIII References 12 List of Fi ures Fi ure Title Pa e Cycle 11 Core Loading Pattern 13 Inverse Count Ratio Plot- Channel B 14 Inverse Count Ratio Plot- Channel D 14 Power Distribution - 25% Power 15 Power Distribution - 50% Power 16 Power Distribution - 98% Power 17

0 St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report Table of Contents cont List of Tables Table Title Pa e 1 Approach to Criticality 18 2 CEA Group'Worth Summary 19

11 St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report I. Introduction The purpose of this report is to provide a description of the fuel design and core load, and to summarize the startup testing performed at St. Lucie Unit 2 following the Cycle 11 refueling.

The Startup testing verifies key core and plant parameters are as predicted. The major parts of this testing program include:

1) Initial criticality following refueling,
2) Zero power physics testing, and
3) Power ascension testing.

This Cycle 11 Startup Report is being submitted in accordance with Technical Specification 6.9.1.1 because:

A. Fuel design changes were made, introducing the "Value Added" pellet, the Guardian Grid and consequently eliminating long lower end-caps The test data satisfied all acceptance criteria and demonstrated general conformance to predicted performance..

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report II. cle 11 Fuel Desi n The Cycle 11 reload consists entirely of fuel manufactured by Asea Brown Boveri Combustion Engineering (ABB-CE). The 217 assemblies of the Cycle 11 core are comprised of fuel from four batches. Of these, 64 are fresh batch N assemblies, 64 are once-burned batch M assemblies, 84 are twice-burned batch L assemblies and 5 are )hrice-burned batch K assemblies.

The Region N assemblies consist of non-gadolinia fuel rods (4.1 to 4.45 w/o UQ35 enriched) and Gadolinia (UOz -GDg 03 )'bearing fuel rods (Gadolinia burnable absorber fuel rods, 4 or 8 w/o gadolinia homogeneously dispersed in a 2.2 to 2.55 w/o UQ35 enriched carrier).

The mechanical design of the Region N fuel assemblies differs from Regions M, L and K in the following ways:

1) The bottom grid is the laser welded "Guardian" grid. The Guardian grid incorporates debris stopping features. The other fuel batches employ TIG welded lower grids.
2) The fuel rod lower endcaps were changed from the long lower endcap design to a shorter design which works with the new Guardian grid. This effectively shifted the active fuel 1.14 inches down relative to the other fuel assembly regions.
3) The upper pellet stack spacer disc which separates the top fuel pellet &om the upper plenum spring was deleted.
4) The Plenum spring design was modified to accommodate the longer plenum size.
5) The fuel rod pellet diameter was increased by 0.0005 inches, pellet dish volume decreased by 69%, and the pellet theoretical density was.increased &om 95.25% to 95.4%.
6) The top spacer grid incorporates backup arches in all interior cells as opposed to only the peripheral cells of previous fuel assembly designs.
7) The upper end fitting flow and hold-down plates were slightly thickened'. The spring force was increased for the fuel assembly upper end fitting springs PC/M 98016 adressed the mechanical, thermal hydraulic and neutronic impact of the region N fuel design changes. Evaluations performed by FPL and ABB-CE found the operational impact of the fuel design changes to be acceptable. There was no safety impact due to the fuel design changes. Subsequent Low Power Physics, Power Ascension and Shape Annealing Factor (SAF) testing substantiated the conclusions of the evaluations.

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report II. cle 11 Fuel Desi n continued No fuel handling issues were noted due to the Region N fuel assembly upper end fitting changes mentioned above. The impact of the upper end fitting changes had been evaluated by FPL prior to the fuel receipt. This was accomplished by field testing an available Region N design upper end fitting with a PSL 2 new fuel grapple.

The entire Cycle 11 core consists of debris resistant fuel (long lower end-cap or Guardian grid).

The Cycle 11 loading pattern is similar to Cycle 10. Cycle 11 employs a low-leakage fuel management scheme'and is 90 degrees rotationally symmetric.

h The Cycle 11 core map is represented in Figure 1. The assembly serial numbers and control element assembly (CEA) serial numbers are given for each core location.

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Repor't III. CEA Dro Time Testin Following the core reload and prior to the approach to criticality, CEA drop time testing was performed. The objective of this test is to measure the time of insertion from the fully withdrawn position (upper electrical limit) to the 90% inserted position under hot, full flow conditions. The average CEA drop time was found to be 2.29 seconds with maximum and minimum times of 2.92 seconds and 0.90 seconds, respectively. All drop times were within the 3.1 second maximum requirement of Technical Specification 3.1.3.4. 'In addition the CEA drop time distribution requirements for scram shape (average drop time <2.77 seconds and maximum drop time <3.07 seconds) specified in the reload PC/M 98016 (Reference 6) were satisfied.

St. Lucie Vnit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report IV. A roach to Criticali The approach to criticality involved diluting from a sub-critical boron concentration of 1660 ppm to a predicted critical boron concentration of 1441 ppm. Inverse Count Rate ratio (ICRR) plots were maintained during the dilution process using wide range channels B and D. Refer to Figures 2 and 3 for ICRR information. Table 1 summarizes the dilution rates and times, as well as beginning and ending boron concentrations.

'nitial criticality for St. Lucie Unit 2, Cycle 11, was achieved on December 12, 1998 at 06:29 with CEA group 5 at 60 inches withdrawn and all other CEAs at the all-rods-out (ARO) position.

The actual critical concentration was observed to be 1473 ppm.

St.t ucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report V. Zero Power Ph sics Testin To ensure that the operating characteristics of the Cycle 11 core were consistent with the design predictions, the following tests were performed:

1) Reactivity Computer Checkout;
2) AllRods Out Critical Boron Concentration;
3) Isothermal Temperature Coefficient Measurement; and
4) CEA Group Rod Worth Measurements.

Proper operation of the reactivity computer is ensured by performing the "Reactivity Computer Checkout". This part of the testing determines the appropriate testing range and checks that reactivity changes are being correctly calculated by the reactivity computer's internal algorithms.

The testing range is selected such that the signal to noise ratio is maximized and that testing is performed below the point of adding nuclear heat. The reactivity calculation is. checked a positive and negative reactor period test through respective introduction of a known by'erforming amount of positive and negative reactivity. The results of the reactivity computer checkout were compared to the appropriate predictions supplied in the reload PC/M 98016 (Reference 6).

Satisfactory agreement was obtained.

The measurement of the all-rods-out (ARO) critical boron concentration was performed. The measured value was 1524.9 ppm which compared favorably with the design value of 1491 ppm (Reference 2). This was within the acceptance limits of+ 100 PPM.

The measurement of the isothermal temperature coefficient was performed and the resulting moderator temperature coefficient (MTC) was derived. The MTC was determined to be -1.630 pcm/'F which fell well within the acceptance criteria of + 2.0 pcm/'F. of the design MTC of

-1.938 pcm/'F (corrected). This satisfies Unit 2 Technical Specification 3.1.1.4 which states that the MTC shall be less positive than 5.0 pcm/;F when reactor power is less than or equal to 70%

rated thermal power.

Rod worth measurements were performed using the rod swap methodology. This method involves exchanging a reference group, which is. measured by the boration dilution technique, with each of the remaining test groups. A comparison of the measured and design CEA reactivity worths is provided in Table 2. The following acceptance criteria apply to the measurements made:

1) The measured value of each test group, or supergroup measured, is within+15% or+100 pcm of its corresponding design CEA worths, whichever is greater and,
2) The measure worth of the reference group and the total worth for all the CEA groups measured is within+ 10% of the total design worth.

All acceptance criteria were met.

0 St. I ucie Unit 2, ~cle 11 Startup Physics Testing Report VI. Power Ascension Pro ram During power ascension, the fixed incore detector system is utilized to verify that the core is loaded properly and there are no abnormalities occurring in various core parameters (core peaking factors, linear heat rate, and tilt) for power plateaus at 25%, 50%, and greater than 98%

rated thermal power.

A summary of the flux maps at the 25%, 50% and 98% power levels is provided in figures 4, 5 8c

6. These flux maps are used for comparing the measured power distribution with the predicted power distribution. For the purposes of the power ascension, the acceptance criteria requires the RMS value of the power deviation be less than or equal to 5%. In addition, for the 25% and 98%

plateaus, the individual assembly powers should be within 10% of the predicted power (both) and the relative power density (RPD) should be within 0.1 RPD units of predicted for the 25%

power case. These criteria were satisfied.

A Shape Annealing Factor (reference 5) test was performed in conjunction with the power ascension (reference 3). This test was necessitated by the replacement of the Reactor Protection System Channel "D" the Linear Power Range Detector and the change in the active fuel stack height introduced with the Region N fuel. The measured Shape Annealing Factors were installed in the Linear Power Range Detector instrument circuits as required by the reload PC/M 98016 (Reference 6).

Additionally, calorimetric, nuclear, and delta T power calibrations were performed at each power plateau prior to advancing reactor power to the next higher level specified by procedure.

10

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 0

Startup Physics Testing Report VII. Summaru Compliance with the applicable Unit 2 Technical Specifications was satisfactory and all acceptance criteria were met.

11

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report VIII.References

1) "Initial Criticality, " Pre-Operational Procedure 2-3200088
2) "Reload Startup Physics Testing, " Pre-Operational Procedure 3200091
3) "Reactor Engineering Power Ascension Program," Pre-Operational Procedure 3200092
4) St. Lucie Unit 2 Technical Specifications.
5) "Shape Annealing Factor Test," Pre-Operational Test Procedure 3200093
6) St. Lucie Urit 2 Cycle 11 Reload PC/M 898016 12

St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report FIGURE 1 CYCLE 11 CORE LOADINGPATTERN P M K H Y X W I

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3 74 211 79 L85 M09 M25 N13 M47 N25 M23 M03 L67 69 26 L46 L77 L96 L40 Assembly Serial ¹ XXX Insert Serial ¹ ¹¹ 13

St. Lucie Unit 2, Cycle il Startup Physics Testing Report FIGLRE 2. WIDE RANGE CHANNEL B BORON DILUTION 0.9 .

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1000 2000 3000 4000 5000 , 6000 7000 8000 OAu.OII$ DILUTCD FIGURE 3. WIDE RANGE CHAN%L D BORON DILUTION 0.9 0.8 0.7 0.6 K 0.5 5

0.4 0.3 0.2 0.1

.0 1000 2000 3000 4000 5000 8000 7000 8000 OALLONS OILUTKD 14

0 St. Lucie Unit 2, Cycle 11, Startup Physics Testing Report Figure 4 POWER DISTRIBUTION COMPARISON WITH DESIGN -25% POWER Uhg

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St. Lucie Unit 2, Cycle 11 Startup Physics Testing Report Figure 5 POWER DISTRIBUTION COMPARISON WITH DESIGN 50% POWER Power SSISCITKNon Comptftson tthh 270$ 25$ 1

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  • Reference 2 Percent difference = (Design-Measured)/(Measured) *100 19

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