Počítačové modelování v reaktorové fyzice 1

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět je zaměřen na přípravu jaderných dat pro matematické modelování ve fyzice jaderných reaktorů, analytická a numerická řešení různých deterministických metod v reaktorových systémech, statistické metody ve fyzice jaderných reaktorů a modelování vyhoření v jaderných reaktorech. V rámci předmětu je kladen důraz na praktické ukázky, cvičení a na samostatnou práci studentů při řešení modelových příkladů. Posluchači, kteří předmět absolvují, získají kromě teoretických znalostí i praktické zkušenosti s různými metodami a přístupy při modelování neutronově fyzikálních charakteristik jaderných zařízení a jejich aplikaci na reálné reaktorové soustavy.

Požadavky:

17FAR

Osnova přednášek:

1. Úvod do matematického modelování ve fyzice jaderných reaktorů - 2 přednášky

Uvedení do problematiky, zadání seminární práce, analytická a numerická řešení difuzní a transportní rovnice, statistické metody, fyzikální model, matematický model, algoritmizace zpracování a analýza výsledků, jejich srovnání s experimentem, validace matematického modelu - práce s programy na analýzu dat, analýza chyb výpočtu, benchmark testů.

2. Jaderná data pro matematické modelování ve fyzice jaderných reaktorů - 3 přednášky

Teorie účinných průřezů, stanovení účinných průřezů výpočtem (kódy GNASH, TALYS apod.), knihovny „zhodnocených“ jaderných dat (JEFF, JENDL, ENDF/B), knihovny ostatních jaderných dat (ENDSF, EXFOR), celkový přehled knihoven, práce s nimi internetové zdroje dat, kódy na práci s jadernými daty a převod dat (program NJOY, PREPRO, CALENDF, TRANSX, atd.).

3. Deterministické metody matematického modelování - analytická řešení - 2 přednášky

analytické metody pro řešení rovnic reaktorové fyziky, odvození použitelných rovnic, řešení pomocí programů MAPLE, MATLAB.

4. Deterministické metody matematického modelování - numerická řešení - 6 přednášek

přehled numerických metod řešení a jejich základ, definice počátečních a okrajových podmínek, numerické řešení difúzní rovnice a numerické řešení transportní rovnice (přehled a výběr vhodných metod, specifikace a volba počátečních a okrajových podmínek, způsob řešení vybranými metodami, rozbor výsledků řešení a analýza jejich přesnosti), využití programu MATLAB, výpočetní kódy využívající numerické metody pro neutronickou analýzu aktívních zón: popis a charakteristika výpočetních kódů WIMS, TWODANT-SYS.DANTYS, CITATION, vstupní a výstupní soubory těchto kódů. Výpočty stínění jaderných zařízení: přehled, popis a charakteristika výpočetních kódů ANISN-ORNL, TORT-DORT, vstupní a výstupní soubory těchto kódů.

Osnova cvičení:

Témata cvičení:

Zpracování dat, práce s velkými objemy dat, programy TECPLOT, ORIGIN a ROOT, prezentace výsledků, program JANIS (práce s knihovnami dat), program NJOY (převod dat do formátu MCNP), tvorba grupových dat, prezentace výsledků programy MATLAB a MAPLE pro analytická řešení rovnic reaktorové fyziky, vykreslení programem TECPLOT, řešení difúzní rovnice programem MATLAB práce s výpočetními kódy včetně řešení konkrétního problému reaktorové fyziky: WIMS, TWODANT-SYS.DANTYS, CITATION, ANISN-ORNL, TORT-DORT (včetně výpočtu stínění) seminární práce a jejich prezentace.

Cíle studia:

Znalosti:

Podrobné znalosti matematického modelování ve fyzice jaderných reaktorů, analytických a numerických řešení různých deterministických metod v reaktorových systémech.

Schopnosti:

Orientace v dané problematice, uplatnění získaných znalostí v dalších předmětech z oblasti teoretické reaktorové fyziky.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. John R. Lamarsh: Introduction to Nuclear Engineering, 3rd Ed., Prentice Hall, 2001.

2. Elmer E. Lewis: Fundamentals of Nuclear Reactor Physics, Academic Press, Amsterdam, 2008.

3. Stacey, W. M.: Nuclear Reactor Physics, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2007.

Doporučená literatura:

4. Weston M. Stacey, jr.: Variational Methods in Nuclear Reactor Physics, Academic Press, New York, 1974.

5. Joe D. Hoffman: Numerical Methods for Engineers and Scientists, Second Edition, Marcel Dekkor Press, New York, 2001.

Studijní pomůcky:

Počítačová učebna, specializované výpočetní programy pro počítačové modelování v reaktorové fyzice.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: