Nowe obliczenia zwiększają bezpieczeństwo reaktorów jądrowych
Metoda Monte Carlo jest podstawowym narzędziem do rozwiązywania problemów dotyczących transportu cząstek w zadaniach wymagających szczegółowego modelowania geometrii i fizyki. Jest ona od dziesięcioleci wykorzystywana w analizach zachowania się reaktorów jądrowych, ale ograniczeniem jest tu moc komputerów. Uczestnicy projektu "High performance Monte Carlo reactor core analysis" (HPMC)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) stosują metodę Monte Carlo do problemów wykraczających poza ciała stałe (na przykład osłony). Badacze ustalili, że możliwe jest analizowanie zachowań dynamicznych w akceptowalnym ramach czasowych. Przykładem może być maksymalna moc lub temperatura podczas wypadku. Modelowanie reaktorów jądrowych jest skomplikowanym procesem, łączącym szczegółowy opis transportu neutronów i przepływu chłodziwa przez rdzeń reaktora. Po obliczeniu interakcji między neutronami i docelowymi jądrami następuje etap pośredni polegający na tzw. obliczeniu siatki, w której modelowana jest geometria na poziomie zespołu prętów paliwowych. Dane te wykorzystano jako parametry wejściowe do trójwymiarowego symulatora reaktora, który pokazuje różne reakcje reaktora w różnych warunkach roboczych. Dzięki zastosowaniu kodu MCNP (Monte Carlo N-particle) naukowcy mogli otrzymać rozkład przestrzenny mocy w reaktorze, wraz z informacjami na temat temperatury i gęstości chłodziwa. Dane rozkładu mocy wprowadzono następnie do obliczeń termiczno-hydraulicznych, aby uzyskać bardziej dokładne szacunki temperatury i gęstości chłodziwa. Uzyskane w ten sposób informacje ponownie wykorzystano w obliczeniach Monte Carlo w celu zaktualizowania obliczeń rozkładu mocy. Włączenie do obliczeń Monte Carlo dokładniejszych danych termiczno-hydraulicznych pozwoliło także rozwinąć obliczenia dotyczące wypalenia. Obliczenia wypalenia przeprowadzone za pomocą kodu Serpent dają obraz zmian w napromieniowanym paliwie jądrowym. Umożliwia to badanie systemów jądrowych w dłuższych okresach czasu (zwykle cyklach paliwowych reaktora jądrowego). Przeszły one pomyślnie testy przy różnych geometriach rdzenia reaktora. W ciągu realizacji całego projektu szczególny nacisk kładziony jest na znalezienie metod wprowadzania prostych, skutecznych i szybkich rozwiązań pomagających przyspieszyć obliczenia Monte Carlo. Gdy staną się one wystarczająco szybkie, będą mogły być częściej wykorzystywane przez projektantów i operatorów do rozwiązywania skomplikowanych problemów dotyczących pracy reaktorów jądrowych.
