EDN: BTKEHZ
Авторы
Валекжанина Е.И., Гуменных Э.А., Демьянов С.А., Кайгородов А.А., Картанов С.А., Плузян К.Г., Сафиулина И.А., Уткин Д.С.
Организация
Федеральное государственное унитарное предприятие Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Россия
Валекжанина Е.И. – ведущий инженер. Контакты: 607188, Нижегородская обл., Саров, пр. Мира, д. 37. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Гуменных Э.А. – старший научный сотрудник.
Демьянов С.А. – научный сотрудник.
Кайгородов А.А. – ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук.
Картанов С.А. – начальник отделения, кандидат физико-математических наук.
Плузян К.Г. – начальник лаборатории.
Сафиулина И.А. – инженер.
Уткин Д.С. – инженер.
Аннотация
На комплексе ФКБН-3 в ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» регулярно проводятся бенчмарк-эксперименты с модельными размножающими системами (РС) с целью валидации библиотек ядерно-физических констант и расчетных нейтронных характеристик различных ядерных устройств. Исследуемые РС могут собираться из чередующихся полусферических деталей различных комплектов делящихся и инертных материалов. Перед проведением экспериментов необходимо расчетным путем оценить критические параметры для определения оптимальной конфигурации исследуемой на комплексе ФКБН-3 РС. По окончании эксперимента формируется детализированная расчетная модель тестовой сборки для сравнения расчетных и экспериментальных нейтронных характеристик. Расчет нейтронных характеристик тестовых сборок проводится в программе С-007, реализующей метод Монте-Карло, с использованием различных библиотек ядерно-физических констант. Большое разнообразие полусферических деталей и оснастки, а также тщательное воспроизведение реальной геометрии РС требует значительных временных затрат и усилий.
Для упрощения и оптимизации работы по созданию расчетных файлов для программы С-007, создано специальное программное обеспечение. Оно включает в себя базу данных составов и массогабаритных характеристик деталей, из которых собираются РС на комплексе ФКБН-3. Представленное в статье программное обеспечение позволяет пользователю генерировать файлы с расчетными моделями РС без необходимости приобретения знаний о синтаксисе и правилах формирования исходных данных для расчетных задач. Расчетная модель может быть как полной, учитывающей экспериментальный зал и стенд ФКБН-3, так и упрощенной – для проведения оценок влияния окружения на реактивность РС.
Ключевые слова
бенчмарк, ядерно-физические константы, валидация, размножающие системы, метод Монте-Карло, расчетная модель
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Панин А.В., Воронцов С.В., Девяткин А.А., Завьялов Н.В., Кувшинов М.И. История развития критмассовых экспериментов в РФЯЦ-ВНИИЭФ. Труды межотраслевой научной конференции «Импульсные реакторы: история создания и перспективы использования». Т. 1. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2016, с. 196–210.
- Житник А.К., Донской Е.Н., Огнев С.П. и др. Методика С-007 решения методом Монте-Карло связанных линейных уравнений переноса нейтронов, гамма-квантов, электронов и позитронов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов, 2011, вып. 1, с. 17–24.
- Gumennykh E.A., Kajgorodov A.A., Finogeev S.V. Development of a model of critical test bench FKBN-3. J. Phys.: Conf. Ser., 2018, vol. 1133, p. 012039. DOI: 10.1088/1742-6596/1133/1/012039.
- Shaaban N., Gammal W.E., Nasif H., Morota H. Automatic modelling of complex geometries for MCNP simulation using GEOMIT code. International Journal of Engineering Systems Modelling and Simulation, 2015, vol. 7(3), pp. 158–165. DOI: 10.1504/ijesms.2015.070106.
- Serikov A., Fischer U., Grosse D., Spaeh P., Tsige-Tamirat H. Use of McCad for the generation of MCNP models in fusion neutronics. Proc. of the International Conference on Advances in Mathematics, Computational Methods, and Reactor Physics (M and C 2009). Saratoga Springs, NY (United States), May 3–7, 2009, pp. 3–7.
- Moro F. et al. The McCad code for the automatic generation of MCNP 3-D models: applications in fusion neutronics. IEEE transactions on plasma science, 2014, vol. 42, no. 4, pp. 1036–1041.
- Lu L., Fischer U., Pereslavtsev P. Improved algorithms and advanced features of the CAD to MC conversion tool McCad. Fusion Engineering and Design, 2014, vol. 89, pp. 1885–1888. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.05.015.
- Lu L., Qiu Y., Fischer U. Improved solid decomposition algorithms for the CAD-to-MC conversion tool McCad. Fusion Engineering and Design, 2017, vol. 12, pp. 1269–1272. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.02.040.
- Liu X.P., Luo Y.T., Tong L.L. Development and application of MCNP auto-modeling tool: Mcam 3.0. Fusion Engineering and Design, 2005, vol. 75–79, pp. 1275–1279. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.06.236.
- Lu L., Lee Y.K, Zhang J.J., Li Y., Zeng Q., Wu Y.C. Development of Monte Carlo automatic modeling functions of MCAM for TRIPOLI-ITER application. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2009, vol. 605, issue 3, pp. 384–387. DOI: 10.1016/j.nima.2009.03.216.
- Wang D., Yu S., Long P., Zeng Q., Hu L., Wu Y., Wang G., Wang D., Nie F., Gan Q. MCAM 5: an advanced interface program for multiple Monte Carlo Codes. Proc. of the Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications + Monte Carlo (SNA+MC 2013). Paris, 2014, p. 02508. DOI: https://doi.org/10.1051/snamc/201402508.
- Holcomb A.M., Van der Marck S., Trkov A., Cabellos O. Automated Conversion of International Criticality Safety Benchmark Models: Developing a Reproducible Serpent-2 Model Repository from MCNP Inputs. NEA Working Papers. NEA/WKP(2024)5. Доступно на: https://oecd-nea.org/upload/docs/application/pdf/2024-11/nea_wkp_2024_5.pdf (дата обращения 15.10.2024).
- Зуйков А.А., Семенов М.Ю., Тормышев И.В. и др. Комплекс программ по расчетному сопровождению экспериментов на критических стендах БФС. Сборник тезисов докладов научно-технической конференции «Нейтронно-физические проблемы атомной энергетики (НЕЙТРОНИКА-2024)». Обнинск, АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», 2024, с. 18–19.
- Johnson G.R., Cook W.H. A Constitutive Model and Data for Metals Subjected to Large Strains, High Strain Rates, and High Temperatures. Proc. 7th International Symposium on Ballistics. The Hague, April 19–21, 1983, pp. 541–547.
УДК 621.039+004.942
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 4, c. 69–80
