Оптимізація часу і статистичної похибки розрахунку біологічного захисту контейнерів зберігання відпрацьованого ядерного палива

М. І. Голюк, О. М. Хотяїнцева, В. М. Хотяїнцев,
А. В. Носовський, В. І. Гулік

Інститут проблем безпеки АЕС НАН України,
вул. Лисогірська, 12, Київ, 03028, Україна

DOI: doi.org/10.31717/2311-8253.21.3.3

Анотація

Захист від радіаційного випромінювання є важливим завданням під час експлуатації атомних електростанцій та джерел радіоактивного випромінювання, до яких належать і сховища відпрацьованого ядерного палива. Метод Монте-Карло є одним з ефективних методів розрахунку параметрів радіаційного захисту та характеристик поля випромінювання для складних геометрій. Однак досягнення задовільної статистичної похибки результатів під час моделювання проходження нейтронів і фотонів через біологічний захист може вимагати надмірно великого часу розрахунку. Для вирішення цієї проблеми Монте-Карло коди використовують методи зменшення дисперсії для спрямування частинок у регіони з детекторами, щоб підвищити статистичну точність. У статті представлено застосування функції зменшення дисперсії на основі вагових вікон у Монте-Карло коді Serpent, функцію досліджено на прикладі спрощеної 2D-моделі контейнера зберігання відпрацьованого ядерного палива HI-STORM 190. Показано, що використання функції зменшення дисперсії приводить до значного зменшення статистичної похибки і скорочення часу розрахунку, а отже може бути корисним для розрахунків біологічного захисту

Ключові слова: Монте-Карло код Serpent, контейнер HI-STORM 190, радіаційний захист, зменшення дисперсії, глобальне зменшення дисперсії, показник якості

Список використаної літератури

1. Leppänen J. Response Matrix Method-Based Importance Solver and Variance Reduction Scheme in the Serpent 2 Monte Carlo Code / J. Leppänen // Nuclear Technology. –
2019. – Vol. 205, № 11. – P. 1416–1432.

2. A new global variance reduction technique based on pseudo flux method / T. Shi, H. Huang, Y. Qiu [et al.] // Nuclear Engineering and Design. – 2017. – Vol. 324. – P. 18–26.

3. Lux I. Monte Carlo Particle Transport Methods: Neutron and Photon Calculations / I. Lux, L. Koblinger. – Boca Raton : CRC Press, 1991. – 529 p.

4. The Serpent Monte Carlo code: Status, development and applications in 2013 / J. Leppänen, M. Pusa, T. Viitanen [et al.] // Annals of Nuclear Energy. – 2015. – Vol. 82. – P. 142–150.

5. Leppänen J. Development of an unstructured mesh based geometry model in the Serpent 2 Monte Carlo code / J. Leppänen, M. Aufiero // Proceedings of the Int.Conf.
on Physics of Reactors, PHYSOR 2014 (Kyoto, Japan, 2015).

6. Leppänen J. CAD-based geometry type in serpent 2-application in fusion neutronics / J. Leppänen // Mathematics and Computations, Supercomputing in Nuclear
Applications and Monte Carlo Int. Conf. (Nashville, U. S., Curran Associates Inc). – 2015. – P. 1635–1646.

7. Kaltiaisenaho T. Expanding the Use of Serpent 2 to Fusion Applications: Shut-down Dose Rate Calculations / T. Kaltiaisenaho, J. Leppänen // International Conference
on the Physics of Reactors, PHYSOR 2016 (Sun Valley, United States, 2016).

8. Development of a coupled neutron/photon transport mode in the Serpent 2 Monte Carlo code / J. Leppänen, T. Kaltiaisenaho, V. Valtavirta, M. Metsälä // Int. Conf.
on Mathematics and Computational Methods Applied to Nuclear Science and Engineering, M&C 2017 (Jeju, Republic of Korea, 2017).

9. Leppänen J. Development of a variance reduction scheme in the serpent 2 Monte Carlo code / J. Leppänen, T. Viitanen, O. Hyvönen // Int. Conf. on Mathematics and Computational Methods Applied to Nuclear Science and Engineering, M&C 2017 (Jeju, Republic of Korea, 2017).

10. Актуализированный предварительный отчет по анализу безопасности ЦХОЯТ, ГП «ГНИЦ СКАР», Киев, Украина, 2018.

11. Leppänen J. On the use of delta-tracking and the collision flux estimator in the Serpent 2 Monte Carlo particle transport code / J. Leppänen // Annals of Nuclear Energy. – 2017. – Vol. 105. – P. 161–167.

Повна стаття(PDF)


Опубліковано
2021-12-13

Якщо стаття прийнята до друку в журналі «Ядерна енергетика та довкілля», автор має підписати угоду про передачу авторських прав. Угода надсилається на поштову (оригінал) або електронну адресу (сканована копія) Редакції журналу.

Всі матеріали поширюються на умовах ліцензії  Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.



Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert