بخشی از مقاله
چکیده:
در یک راکتور حرارتی آب سبک به سبب ارتباط شدید بین کندکننده و طیف نوترون و متعاقبا توزیع قدرت،جفتسازی محاسبات نوترونیک و ترموهیدرولیک ضروری به نظر میرسد. در این پژوهش از کد مونتکارلو MCNP و کد کانال جریان COBRA-EN برای جفتسازی محاسبات نوترونیک و ترموهیدرولیک استفاده شده است. یک برنامه واسط با زبان دلفی 7 برای تبادل دادهها بین دو کد توسعه یافته است. کد توسعه یافته برای مجتمع سوختراکتور آب سنگین GKN-II مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آنالیز نشان میدهد که با انتخاب ضریب وزنیمناسب و آمار کافی در کد MCNP میتوان با سرعتی قابل قبول به نتایج مناسبی دست یافت.
کلمات کلیدی: کوپل، نوترونیک، ترموهیدرولیک، MCNP، COBRA-EN
.1 مقدمه
امروزه توجه مجامع علمی و صنعت هستهای به توسعه کوپل کدهای سه بعدی فیزیک نوترون و ترموهیدرولیک برای تحلیل حوادث و آنالیز حالت پایدار و گذرای راکتور افزایش یافته است. پیشرفتهای اخیر در زمینه کامپیوتر و روشهای محاسباتی باعث شده تا امکان شبیهسازی واقعیتر پدیدههای پیچیده در راکتور هستهای و ملاحظات دقیقتر اثرات چندبعدی در آن وجود داشته باشد.برای طراحی دقیق یک مجتمع سوخت راکتور حرارتی آب سبک ضروری است که اثر متقابل کندکنندگی نوترون و پارامترهای محلی ترموهیدرولیک در نظر گرفته شود. در این پژوهش از کد مونتکارلو MCNP و کد کانال جریان COBRA-EN برای کوپلینگ نوترونیک و ترموهیدرولیک استفاده شده است. در ابتدا کد MCNP توزیع توان در هر میله سوخت را محاسبه کرده و سپس به کد COBRA-EN انتقال میدهد تا کد COBRA-EN شرایط ترموهیدرولیک متناظر در هر کانال جریان را به دست آورد. شرایط ترموهیدرولیک جدید برای تولید ورودی جدید در محاسبات کد MCNP به کار میرود و این روند تا زمان رسیدن به یک حالت همگرا ادامه مییابد. جهت ارزیابی برنامه کوپلینگ مورد نظر، مجتمع سوخت راکتور آب سبک تحت فشار GKN II مورد بررسی قرار گرفته است.
.2 روش مدلسازی
2,1 روش کوپل کردن دو کد
هدف کوپل کد نوترونیک با یک کد ترموهیدرولیک فراهم کردن یک حل دقیق با داشتن زمان پردازش منطقی میباشد. در این پژوهش کد مونتکارلو MCNP و کد کانال جریان COBRA-EN برای کوپل کردن محاسبات نوترونیک و ترموهیدرولیک انتخاب شدهاند. آنچه در کوپلینگ کدها مهم است استخراج دادههای مناسب کدها و انتقال آنها به یکدیگر میباشد. بنابراین لازم است که دو کد از نظر مشبندی کاملا متناظر باشند.شکل - 1 - الگوریتم کوپلینگ این دو کد را نشان میدهد. دو کد به صورت جدا اجرا شده و بعد از هر اجرا، اطلاعات بین آنها تبادل میشود. محاسبه نوترونیک در کد MCNP با توزیع آغازین چگالی سیال و دمای سیال و سوخت انجام میگیرد.
بعد از اجرای MCNP توزیع انرژی حرارتی - یا توان - برحسب MeV برای هر میله سوخت محاسبه میشود. این توزیع انرژی حرارتی پس از تبدیل به توان خطی، به COBRA-EN منتقل میشود. با اجرای COBRA-EN پارامترهای ترموهیدرولیک توزیع چگالی سیال، دمای سیال، و دمای سوخت محاسبه میگردد. در تکرار بعد این توزیع پارامترهای نوترونیک در ورودی MCNP لحاظ شده و محاسبات ادامه مییابد تا زمانی که جواب همگرا شود.اساس این روش بر مبنای ترکیب دو توزیع با یک محاسبات انجام گرفته در این پژوهش نشان میدهد که یک رفتار نوسانی در توزیع توان خطی به سبب اثرات دیگر پارامترها - چگالی سیال و دمای سیال و سوخت - به وجود میآید.
دامنه این نوسانات با افزایش تعداد تکرارها کاهش مییابد. یک روش قابل ملاحظه که سرعت همگرایی را افزایش میدهد روش استراحت یا استفاده از تابع وزن میباشد. در این روش بایستی تابع وزن بهینه را به گونهای انتخاب کرد که بین سرعت و بقای همگرایی مسامحهای به وجود آید.یک قانون ساده برای وزندهی به صورت پارامتر قابل تنظیم اما ثابت است 2]،:[1حالت همگرایی زمانی در نظر گرفته میشود که تفاوت کمیتهای کوپل شده در هر ارتفاع برای تکرار کنونی با توزیع تکرار قبلی کمتر از معیار همگرایی باشد. بررسی همگرایی بعد از خروجی COBRA-EN و قبل از اجرای محاسبه MCNP جدید انجام میگیرد.
.2,2 روش تابع وزنی
