Towards Efficient Monte Carlo Calculations in Reactor Physics
Criticality, Kinetics and Burnup Problems
Tid: Fr 2021-11-26 kl 10.00
Plats: FD5, AlbaNova University Center, Roslagstullsbacken 21, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fysik, Kärnenergiteknik
Respondent: Ignas Mickus , Kärnenergiteknik
Opponent: Dr. Andrea Zoia, CEA Paris-Saclay
Handledare: Jan Dufek, Kärnenergiteknik
Abstract
Denna avhandling presenterar en sammanställning av arbete fokuseratpå Monte Carlo-kriticitets, kinetik och utbränningsberäkningar inom reak-torfysik. Att utföra sådana beräkningar innebär vanligtvis en hög datorkost-nad. Därför är den främsta motivationen bakom det presenterade arbetet attsänka beräkningskostnaden för Monte Carlo-beräkningar. För detta ändamålföreslås tre nya metoder för att förbättra beräkningseffektiviteten: en me-tod för neutronpopulationskontroll i Monte Carlo-kriticitetsberäkningar; enstokastisk-deterministisk responsmatrismetod för reaktorkinetikberäkningar;och en optimeringsmetod för Monte Carlo-utbränningsberäkningar.
Den första metoden ökar gradvis neutronpopulationens storlek över de påvarandra följande cyklerna i Monte Carlo-kriticitetsberäkningar. Detta möj-liggör en snabbare iteration av klyvningskällan i början av en beräkning därkällan kan innehålla fel från den inledande cykeln samtidigt som källförskjut-ningen förhindras från att dominera felet senare i beräkningen. Metoden testaspå en uppsättning helhärdskriticitesberäkningar i en PWR.
Den andra metoden är baserad på responsmatrisformalismen som beskri-ver ett system med en uppsättning responsfunktioner. Responsfunktionernaberäknas vid Monte Carlo-kriticitetsberäkningar. Dessa funktioner användssedan i en deterministisk uppsättning ekvationer för att lösa ett rum- ochtidsberoende problem. Metoden demonstreras på en uppsättning styrstavs-transienter i en minihärd av PWR-typ.
Den tredje metoden anger tidsstegslängden och antalet neutronhistori-er som simuleras under varje tidssteg i Monte Carlo-utbränningsberäkningarenligt andelen av beräkningskostnaden som tilldelas utbränningslösningarna(och andra procedurer som utförs upprepade gånger innan de aktiva cyklernastartas) och den totala beräkningskostnaden för en Monte Carlo-utbrännings-beräkning. Optimala värden för denna andel studeras i en uppsättning test-beräkningar.
Dessutom presenteras numeriska tester för felkonvergens i Monte Carlo-kriticitetsberäkningar och stabiliteten för Monte Carlo-utbränningsberäkningar.Kontexten och resultaten av arbetet sammanfattas i avhandlingens huvuddelmedan detaljerna presenteras i de bifogade publikationerna.