Using of the Serpent code based on the Monte-Carlo method for calculation of the VVER-1000 fuel assembly characteristics

Abstract

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, Київ ВИКОРИСТАННЯ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ SERPENT НА ОСНОВІ МЕТОДУ МОНТЕ-КАРЛО ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВИДІЛЯЮЧОЇ ЗБІРКИ РЕАКТОРА ВВЕР-1000Описано розрахункову схему тепловиділяючої збірки для підготовки малогрупових характеристик для про-грамного продукту Serpent, що використовує метод Монте-Карло та безперервну за енергією бібліотеку мікрос-копічних констант. Serpent розроблено для розрахунку характеристик тепловиділяючої збірки, включно з роз-рахунком вигоряння і підготовкою малогрупових гомогенізованих макроскопічних перерізів взаємодії для роз-рахунку активної зони. Наведено результати верифікаційних розрахунків в порівнянні з іншими програмними продуктами, що використовуються для аналізу нейтронно-фізичних характеристик систем із паливом для реак-торів ВВЕР, такими як WIMS, HELIOS, NESSEL та ін.Ключові слова: тепловиділяюча збірка, ВВЕР-1000, метод Монте-Карло, розрахунок реактора, Serpent, MCNP, SCALE, WIMSD5B. ВступСучасний розвиток ядерної енергетики не-можливий без використання нових типів програ-много забезпечення, що використовується як для нейтронно-фізичного аналізу ядерних реакторів [1 -3], що експлуатуються на даний момент, так і для дослідження перспективних ядерних реакто-рів [4 -7].Зазвичай нейтронно-фізичне моделювання ба-зується на двох основних типах методів: детер-міністичних та стохастичних (наприклад, метод Монте-Карло) [8]. В основі детерміністичних методів лежить числовий розв'язок рівнянь пе-реносу нейтронів (наприклад, метод дискретних ординат або характеристичний метод). Методи Монте-Карло основані на аналізі ймовірностей багатьох подій за рахунок симуляції мільйонів елементарних частинок для заданих матеріаль-них характеристик та геометрії [9]. Ці методи найбільш зручні для моделювання критичних систем із складною геометрією, для якої детер-міністичні методи не можуть бути застосовані. Найбільш відомим програмним продуктом, що використовує метод Монте-Карло для обчислен-ня реакторних систем, є код MCNP, який був розроблений в Los Alamos National Laboratory (LANL, США) [10, 11].Останнім часом активно розвиваються інші реакторні коди, основані на методі Монте-Карло, серед яких вирізняється програмний продукт Serpent [12]. Цей код почав розроблятись з 2004 р. у VTT Technical Research Centre (Фінлян-дія) і досить швидко здобув прихильність бага-тьох учених по всьому світі за рахунок зручності, точності розрахунків та широкого спектра задач, які він здатний вирішувати [13]. На даний мо-мент код Serpent активно використовується для дослідження реакторів як на «швидких», так і на «теплових» нейтронах [14, 15].Розрахунки за методом Монте-Карло вважа-ються найбільш прецизійними на сьогодні. Із використанням таких програмних продуктів про-водяться розрахунки критичності різних систем із паливом, а також розрахунки різних радіацій-них характеристик. Ще одна можливість викори-стання програмних продуктів на основі методу Монте-Карло -це розрахунок характеристик ак-тивної зони реактора в цілому. Але розрахунок активної зони реактора з використання...

The Development of a Three-Dimensional Model Of Wwer-1000 Core Using the Monte Carlo Serpent Code for Neutron-Physical Modeling

“…As a result, the modeling results can be compared with the operational data of the NPP and the modeling results in other neutron-physical codes. Such comparative calculations in foreign literature are called benchmark modeling and cross-verification [4].…”