Počítačové modelování v reaktorové fyzice 2

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, 17MORF1 - nutná podmínka

18MOCA - doporučený předmět

Osnova přednášek:

1. Statistické metody modelování ve fyzice jaderných reaktorů, 8 přednášek

využití metody Monte Carlo v řešení inženýrských problémů (princip metody, náhodné veličiny, statistika a přesnost, normální rozdělení, transformace na libovolné rozdělení, náhodná a pseudonáhodná čísla), využití metody Monte Carlo v neutronických výpočtech reaktorových systémů (principy modelování, neutrony, nabité částice,...), program MCNP a jeho využití pro výpočty reaktorových systémů (princip programu MCNP, algoritmizace problému, definice vstupů, práce s výstupními soubory, vyhodnocení, ... ), řešení úloh na kritičnost programem MCNP: přesnost, intervaly spolehlivosti, definice geometrie, procesory a post-procesory pro zjednodušení vstupů a výstupů řešení úloh pro určení toků neutronů - výpočty hustot toků neutronů a fluencí částic v reaktorových systémech, optimalizace výpočtů v programu MCNP.

2. Matematické modelování vyhoření v jaderných reaktorových systémech, 4 přednášky

Jednoduché modely vyhořívaní v reaktorových systémech, řešení s využitím programu MATLAB, modelování transportními metodami - program WIMS, systém SCALE (charakteristika modulů KENO, TWOONEDAT a ORIGEN, použití modulu ORIGEN), program HELIOS (charakteristika programu i použitého matematického modelu, vstupních a výstupních souborů).

3. Návštěva pracoviště pro neutronické výpočty jaderných reaktorů, 1 přednáška

návštěva pracoviště pro neutronické výpočty jaderných reaktorů v Ústavu jaderného výzkumu v Řeži nebo oddělení reaktorových výpočtů ve Škoda Jaderné strojírenství Plzeň.

Osnova cvičení:

Témata cvičení:

1. Program JANIS a práce s knihovnami jaderných dat.

2. Používání programu MCNP: úlohy na kritičnost a odhady koeficientu násobení, úloha na složité geometrické struktury, úloha na opakované geometrické struktury.

3. Použití programů Sabrina, MCNPVised a MONACO: výpočet hustot toků neutronů a fluencí částic, zpracování a analýza výsledků programem TECPLOT.

4. Dvě úlohy na optimalizaci výpočtu - symetrie a ruská ruleta.

5. Využití programu MATLAB pro řešení vyhoření.

6. Použití programu WIMS pro modelování vyhoření.

7. Základní používání výpočetního systému SCALE: úloha na výpočet vyhoření paliva v experimentálním reaktoru.

8. Výpočet vyhoření paliva ve VVER-440 v modulu ORIGEN.

9. Seminární práce studentů a prezentace výsledků.

Cíle studia:

Znalosti:

Podrobné znalosti matematického modelování ve fyzice jaderných reaktorů, statistické metody ve fyzice jaderných reaktorů a modelování vyhoření v jaderných reaktorech.

Schopnosti:

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

Studijní materiály:

Povinná literatura:

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

2. Christian P. Robert, George Casella: Monte Carlo Statistical Methods (Springer Texts in Statistics), Springer, 2005.

Doporučená literatura

3. Jerome Spanier: Monte Carlo principles and neutron transport problems, Addison-Wesley Pub. Co, 1969.

4. James E. Gentle: Random Number Generation and Monte Carlo Methods (Statistics and Computing), Springer, 2004.

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: