Вычислительный комплекс CONKEMO для кинетических расчетов физических характеристик реакторов с учетом выгорания по константам БНАБ

• Автор: Цибуля, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 187 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

1.1 Описание структуры комплекса

1.2 Библиотеки и программы константного обеспечения комплекса

1.2.1 Константное обеспечение нейтроннофизического расчта.

1.2.2 Дополнительное константное обеспечение, необходимое для функционирования

1.2.3 Подготовка констант к нейтроннофизическому расчету по программе .

Программа
1.3 Программы нейтроннофизического обеспечения комплекса
1.3.1 Реакторные программы
1.3.2 Программа для расчта физических характеристик
1.3.3 Программы обеспечения расчетов еыгорания
1.3.4 Организация циклических расчтов с выгоранием.
Выводы к Главе 1
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. ВАЛИДАЦИЯ КОМПЛЕКСА
2.1 Валидация программ расчта , , . Сопоставление
результатов расчта.
2.1.1 Исследование точности Рп приближения в разложении индикатрисы рассеяния.
2.1.2 Исследование приближения ВигнераЗейца
2.2 Исследование приближений, используемых в системе константного
обеспечения .
2.2.1 Варианты расчета поправок Данкова и Белла.
2.2.2 Учет резонансной самоэкранировки полного сечения
2.2.3 Исследование точности аппроксимации доплеровских приращений факторов
самоэкранировки
2.3 Методика расчта выгорания.
2.3.1 Расчт сечения захвата продуктов деления
2.3.2 Выбор оптимальной энергетической структуры лри свртке констант.
Выводы к Главе 2
ГЛАВА 3. ВЕРИФИКАЦИЯ КОМПЛЕКСА .
3.1 Верификация на международных расчтные тестовых задачах
3.1.1 Тестовая задача расчта быстрого реактора.
3.1.2 Тестовая задача расчта ячейки V.
3.1.3 Тестовые задачи расчета физических характеристик реактора ВВЭР1 ООО с
топливом различного состава в процессе выгорания.
Содержание
3.1.4 Расчеты бенчмарков активной зоны реактора ВВЭР
3.1.5 Тестовая задача го оценке погрешностей многогруппового приближения
3.2 Расчетный анализ экспериментов по измерению нуклидного состава
выгоревшего топлива в водоводяных реакторах
3.2.1 Реактор ВВЭР1 ООО Балаковской АЭС
3.2.2 Реактор американской АЭС ii
3.2.3 Реактор американской АЭС .
3.2.4 Усреднение результатов обработки экспериментов по выгоранию МОХ топлива в
реакторах ii и
Выводы к Главе 3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Одной из основных задач автора диссертации являлось создание расчётного комплекса для прецизионного расчёта нейтронно-физических характеристик ядерного реактора для анализа путей утилизации оружейного и энергетического плутония в тепловых реакторах в рамках международных исследовательских проектов на базе российской константной системы БНАБ. К числу таких характеристик относятся: коэффициент размножения нейтронов к^ф, распределение энерговыделения и скоростей реакций, и т. Безусловно, создание комплекса с широкими возможностями с “чистого листа” чрезвычайно сложно и при существующем многообразии уже созданных программных средств совершенно неоправданно. Поэтому на первом этапе был проведён критический анализ доступных автору программ, реализующих, в той или иной степени, отдельные функции будущей системы: подготовка нейтронных констант в различных форматах, расчёт нейтронного поля путем решения уравнения переноса решение уравнений изотопной кинетики. В связи с поставленной задачей (участие в международных проектах) значительное внимание было уделено зарубежным разработкам. Использование в комплексе, наряду с отечественными рафаботками, известных и находящих широкое применение в международной практике программ, способствует взаимному сравнению их результатов, выяснению роли константных и методических погрешностей. Была отобрана представительная коллекция лучших Монте-Карловских программ: KENO-Va, KENO-VI, MMKKHNO, MCNP (следующим шагом может стать включение в комплекс программы MCU, разработанной в РНЦ «Курчатовский институт»). Было также решено включить в комплекс и детерминистическую программу TWODNAT (Лос-Аламос, США). Изотопную кинетику было решено рассчитывать с использованием программ ORIGEN-S (Окридж. США) и CARE (ГНЦ РФ ФЭИ, Россия). Большинство из выбранных программ разрабатывались независимо. Итогом стало создание нового вычислительного инструмента - вычислительного комплекса ССЖКЕМО, с появлением которого качественно расширились возможности прецизионного расчёта кампаний ядерных реакторов на базе библиотеки групповых констант БНАБ-. В настоящей главе даётся краткое описание всех частей комплекса с подробным изложением вклада автора в его создание. С учётом методических рекомендаций, изложенных в Главе 2, комплекс СОМКЕМО используется в ГНЦ РФ ФЭИ, в основном, для анализа путей утилизации оружейного и энергетического плутония в тепловых реакторах в рамках международных исследовательских проектов (см. Главу 3). Однако, потенциально область его применения значительно шире. CONKEMO является комплексом независимо разработанных программ, библиотек данных, обменных файлов и управляющих элементов различного назначения, работающих согласованно. Основное назначение комплекса - кинетические многогрупповые расчёты ядерных реакторов и эволюции их физических характеристик, связанных с изменением нуклидного состава топлива в процессе выгорания. Принципиальная схема взаимодействия модулей в составе комплекса CONKEMO показана на Рис. На ней программы обозначены прямоугольниками, а библиотеки и обменные файлы эллипсами. На схеме выделены элементы, разработанные автором (либо при его непосредственном участии). В текущем параграфе будем также выделять жирным шрифтом названия таких элементов. Обмен информацией между этими этапами осуществляется через внешние файлы различных форматов. Это придает комплексу такие важные свойства как гибкость и расширяемость. Например, при замене или модификации одного из расчетных модулей достаточно обеспечить возможность чтения исходных данных и запись выходных данных через соответствующие обменные файлы. Никаких других изменений в остальной части системы не требуется - другие модули отработают как и раньше. Поэтому характерной чертой разработанного комплекса является наличие разнообразных модулей, выполняющих схожие функции на каждом из этапов. Например, этап физического расчета может быть выполнен как с использованием программы ICENO-Va, так и TWODANT, а расчет выгорания с помощью программ ORIGEN-S или CARE. Эта возможность весьма важиа при методических исследованиях, расчете международных тестов, т.