Lue uutinen mobiilisivustolla

VTT soveltaa Monte Carlo -menetelmää ydinreaktorin mallinnukseen

15.6.2007 15:23 VTT:n tutkija Jaakko Leppänen on väitöstutkimuksessaan kehittänyt laskentakoodin ydinreaktoreiden neutronifysiikan mallinnukseen. Leppäsen tutkimuksessaan käyttämää niin kutsuttua Monte Carlo -menetelmää ei VTT:n mukaan ole aikaisemmin laajasti sovellettu kolmiulotteisten reaktorisimulaattorikoodien syöttöparametrien tuottamiseen.

Monte Carlo -menetelmä on jo vuosikymmeniä ollut neutronien kulkeutumisen mallintamiseen käytettävä perustyökalu ydintekniikassa. Sen käyttöä on rajoittanut lähinnä tietokoneiden laskentakapasiteetti. Leppäsen väitöstutkimuksessa (pdf) menetelmän käyttöä laajennetaan uusiin sovelluskohteisiin, kun sillä lasketaan kolmiulotteisten reaktorisimulaattorikoodien syöttöparametreja.

Ydinreaktorin toiminnan mallintaminen on monimutkainen fysikaalinen tehtävä, joka yhdistää neutronien vuorovaikutusten fysiikan jäähdytteen virtaukseen ja polttoaineen mekaaniseen käyttäytymiseen. Ilmiöiden monimutkaisuuden takia reaktoria ei voida suoraan kuvata yhtenä kokonaisuutena, vaan ongelmaa on lähestyttävä vaiheittain. Kuvaus etenee yksittäisten neutronien vuorovaikutuksista lähtien aina reaktorin kokonaiskäyttäytymiseen saakka.

Laskennan keskimmäisessä vaiheessa reaktorin polttoainetta mallinnetaan yksittäisten polttoainenippujen tasolla. Laskennan tuloksena saadaan syöttöparametrit seuraavassa vaiheessa käytettäville kokosydänmalleille.

Monikäyttökoodi

Nykyisin tuotantokäytössä olevat deterministiset polttoainenippukoodit on melko pitkälle räätälöity kevytvesireaktoritekniikan tarpeisiin. Uusien reaktori- ja polttoainetyyppien mallinnus vaatii kehitystä myös laskentamenetelmissä. VTT:n mukaan uusi laskentakoodi mahdollistaa suoraan entistä monimutkaisempien polttoainegeometrioiden tarkan kuvaamisen, sillä Monte Carlo -laskennan etuina ovat menetelmän tarkkuus ja monipuolisuus.

Samaa laskentakoodia voidaan käyttää nykyisten kevytvesireaktoripolttoaineiden lisäksi periaatteessa minkä tahansa polttoaine- tai reaktorityypin mallinnukseen menetelmän luotettavuuden siitä kärsimättä. Monte Carlo -menetelmään siirtyminen on myös osa reaktorifysiikan luonnollista kehitystä, mikä on tullut mahdolliseksi tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvun myötä.

VTT:ssä kehitettyä laskentakoodia käytetään aluksi tutkimustyökaluna nykyisten polttoainenippukoodien rinnalla. Kahden eri laskentamenetelmään perustuvan koodin rinnakkainen käyttö tuo lisää luotettavuutta polttoaineen käytön suunnitteluun ja turvallisuusanalyyseihin. Uutta koodia voidaan käyttää myös tulevaisuuden reaktorityyppien tutkimuksessa tehtäviin, joihin nykyiset polttoainenippukoodit eivät sellaisenaan sovellu.

Tutkija Jaakko Leppänen väittelee TKK:ssa maanantaina aiheenaan Development of a New Monte Carlo Reactor Physics Code.

Tuomas Karvonen toimitus@digitoday.fi

Teksti on lisensoitu Creative Commons Nimeä-Ei muutoksia-Epäkaupallinen -lisenssillä.

Kirjoita kommentti

Ohjeet: Pysy aiheessa ja kirjoita napakasti. Muista, että haastateltavilla, kanssakeskustelijoilla ja toimittajilla on oikeus omaan, eriävään mielipiteeseen. Ole kohtelias ja ystävällinen, äläkä tarkoituksella provosoi tai hauku muita keskustelijoita. Taloussanomat varaa oikeuden poistaa asiattomat viestit. Varauduthan siihen, että linkkejä sisältävät viestit tarkistetaan yksitellen roskapostin suodattamiseksi. Arvostamme mielipidettäsi!
Lue koko keskusteluetiketti

Bottivarmistus: mitä on kaksi ynnä viisi?

Viesti Nimi

Uutiset

Krp: Hyvinkään ampujan uhrit näyttävät valikoituneen sattumanvaraisesti

• Hyrian rehtori: Uhrit olivat luokkansa priimuksia
• Hyvinkään ammuskelussa haavoittunut poliisi yhä kriittisessä tilassa
• Paatero: Poliisi toimi oikein ampumispaikalla
• Tahkon pelaaja kuoli, kaksi muuta loukkaantui Hyvinkään ammuskelussa