Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Stochastic-deterministic response matrix method for reactor transients
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Fysik, Kärnenergiteknik.ORCID-id: 0000-0003-4878-6711
Department of Mechanical and Nuclear Engineering, Kansas State University.
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Fysik, Kärnenergiteknik.ORCID-id: 0000-0002-7943-7517
2019 (Engelska)Ingår i: Annals of Nuclear Energy, ISSN 0306-4549, E-ISSN 1873-2100, artikel-id 107103Artikel i tidskrift (Refereegranskat) In press
Abstract [en]

Presented is a stochastic-deterministic, response matrix method for transient analyses of nuclear systems. The method is based on the response matrix formalism, which describes a system by a set of response functions. We propose an approach in which these response functions are computed during a set of Monte Carlo criticality calculations and are later used to formulate a deterministic set of equations for solving a space-time dependent problem. Application of the response matrix formalism results in a set of loosely connected equations, which leads to a favourable linear scaling of the problem. The method offers a simplified approach compared to previously proposed response matrix methods by avoiding phase-space expansions in sets of basis functions. We describe the method starting with the fundamental neutron transport considerations, provide a demonstration on two absorber movement transients in a 3 × 3 assembly PWR mini-core geometry, and compare the solutions against time-dependent Monte Carlo simulations.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2019. artikel-id 107103
Nationell ämneskategori
Energiteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-263309DOI: 10.1016/j.anucene.2019.107103Scopus ID: 2-s2.0-85073812774OAI: oai:DiVA.org:kth-263309DiVA, id: diva2:1368068
Anmärkning

QC 20191108

Tillgänglig från: 2019-11-05 Skapad: 2019-11-05 Senast uppdaterad: 2019-11-08Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Response Matrix Reloaded: for Monte Carlo Simulations in Reactor Physics
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Response Matrix Reloaded: for Monte Carlo Simulations in Reactor Physics
2019 (Engelska)Licentiatavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

This thesis investigates Monte Carlo methods applied to criticality and time-dependent problems in reactor physics. Due to their accuracy and flexibility, Monte Carlo methods are considered as a “gold standard” in reactor physics calculations. However, the benefits come at a significant computing cost. Despite the continuous rise in easily accessible computing power, a brute-force Monte Carlo calculation of some problems is still beyond the reach of routine reactor physics analyses. The two papers on which this thesis is based try to address the computing cost issue, by proposing methods for performing Monte Carlo reactor physics calculations more efficiently. The first method addresses the efficiency of the widely-used k-eigenvalue Monte Carlo criticality calculations. It suggests, that the calculation efficiency can be increased through a gradual increase of the neutron population size simulated during each criticality cycle, and proposes a way to determine the optimal neutron population size. The second method addresses the application of Monte Carlo calculations to reactor transient problems. While reactor transient calculations can, in principle, be performed using only Monte Carlo methods, such calculations take multiple thousands of CPU hours for calculating several seconds of a transient. The proposed method offers a middle-ground approach, using a hybrid stochastic-deterministic scheme based on the response matrix formalism. Previously, the response matrix formalism was mainly considered for steady-state problems, with limited application to time-dependent problems. This thesis proposes a novel way of using information from Monte Carlo criticality calculations for solving time-dependent problems via the response matrix.

 

Abstract [sv]

Denna avhandling undersöker Monte Carlo-metoder som används för kritikalitets- och tidsberoende problem i reaktorfysik. På grund av deras noggrannhet och flexibilitet betraktas Monte Carlo-metoder som en ‘gyllene standard’ i reaktorfysikberäkningar. Fördelarna kommer dock till priset av betydande datorkostnad. Trots den kontinuerliga ökningen av lättillgänglig datorkraft är en råstyrka Monte Carlo-beräkningar av vissa problem fortfarande utanför räckvidden för reaktorfysikaliska rutinanalyser. De två artiklarna som denna avhandling bygger på försöker ta itu med beräkningskostnadsproblemet genom att föreslå metoder för att utföra Monte Carlo-reaktorfysikberäkningar mer effektivt. Den första metoden behandlar effektiviteten för de vitt använda beräkningarna av k-egenvärdet med Monte Carlo. Den antyder att beräkningseffektiviteten kan ökas genom en gradvis ökning av neutronpopulationens storlek som simuleras under varje kritikalitetscykel, och föreslår ett sätt att bestämma den optimala neutronpopulationens storlek. Den andra metoden behandlar tillämpningen av Monte Carlo-beräkningar för reaktortransienter. Medan beräkningar av reaktortransienter i princip kan utföras uteslutande med Monte Carlo-metoder, tar sådana beräkningar flera tusentals CPU-timmar för att beräkna flera sekunder av en transient. Den föreslagna metoden erbjuder en medelväg, med användning av ett stokastiskt-deterministiskt hybridschema baserat på responsmatrisformalismen. Tidigare har responsmatrisformalismen huvudsakligen beaktats för tidsoberoende problem, med begränsad tillämpning på tidsberoende problem. Denna avhandling föreslår ett nytt sätt att använda information från Monte Carlo-kritikalitetsberäkningar för att lösa tidsberoende problem via responsmatrisen.

 

 

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
KTH Royal Institute of Technology, 2019. s. 45
Serie
TRITA-SCI-FOU ; 54
Nationell ämneskategori
Energiteknik
Forskningsämne
Fysik, Kärnenergiteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-263412 (URN)978-91-7873-384-2 (ISBN)
Presentation
2019-12-10, FB54, AlbaNova universitetscentrum, Roslagstullsbacken 21, Stockholm, 14:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

Examinator: Professor Pär Olsson

Tillgänglig från: 2019-11-06 Skapad: 2019-11-06 Senast uppdaterad: 2019-11-07Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(1035 kB)41 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 1035 kBChecksumma SHA-512
c35c5a4412ca0a149ef2e69c39a2c445fc9ffd3e65edc0a986a43a114463def38fb84b555ad5343013774d67c8f7484b38f9d3d57f9444a1f868a6937da449dc
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Personposter BETA

Dufek, Jan

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Mickus, IgnasDufek, Jan
Av organisationen
Kärnenergiteknik
I samma tidskrift
Annals of Nuclear Energy
Energiteknik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 41 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 103 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf