Обґрунтування різних чинників фізичних процесів в ядерних установках, які впливають на формування систематичної похибки при розрахунках критичних систем методом Монте-Карло. Характеристика впливу ітераційного процесу розрахунку на джерела нейтронів.
При низкой оригинальности работы "Оцінка складових систематичної похибки при розрахунках критичних систем методом Монте-Карло", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
ОЦІНКА СКЛАДОВИХ СИСТЕМАТИЧНОЇ ПОХИБКИ ПРИ РОЗРАХУНКАХ КРИТИЧНИХ СИСТЕМ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО Виконано аналіз факторів, що впливають на формування систематичної похибки при розрахунках критичних систем методом Монте-Карло для компютерних кодів MCNP та SCALE. Показано, що на систематичну похибку впливають нелінійність ітераційного процесу розрахунку та невизначеність початкового розподілу джерел нейтронів.У роботі наводиться аналіз чинників, що впливають на формування систематичної похибки й зміщення результатів розрахунків методом Монте-Карло для компютерних кодів MCNP [3] і SCALE [4], які безпосередньо застосовуються сьогодні для вирішення вищевказаних задач, на прикладі розрахункової моделі з набору бенчмарк-експериментів [5]. Зазвичай в компютерних кодах на основі методу Монте-Карло точність розрахунків залежить від параметрів моделювання, що задаються користувачем, серед яких число нейтронів у поколінні М, число активних поколінь L, число перших неактивних поколінь l, а також визначення розподілу джерел нейтронів нульового покоління ?0. Перша складова систематичної похибки виникає через нелінійність ітераційного процесу й залежить лише від кількості нейтронів у поколінні [9]: 331 Друга складова систематичної похибки виникає у звязку з тим, що в розрахунковій задачі використовується початковий розподіл джерел нейтронів, який не відповідає фізиці процесу моделювання. У роботі [8] був проведений аналіз впливу кількості нейтронів у поколінні на першу складову систематичної похибки.На систематичну похибку розрахунку впливають кількість нейтронів у поколінні й почат- Отримані результати показують, що для мінімізації систематичних похибок більш вагомим є кількість поколінь нейтронів та кількість неактивних поколінь. Насправді, за малої кількості поколінь і навіть при значній кількості нейтронів у поколінні як перша, так і друга складові систематичної похибки будуть достатньо великими, а результати, які при цьому отримують, є непоказними. Наведені розрахунки показують значно сильніше зміщення результатів при використанні в SCALE 27 та 44 групових бібліотек нейтроно-фізичних констант.
Вывод
На систематичну похибку розрахунку впливають кількість нейтронів у поколінні й почат-
334 ковий розподіл джерел нейтронів. Отримані результати показують, що для мінімізації систематичних похибок більш вагомим є кількість поколінь нейтронів та кількість неактивних поколінь. Насправді, за малої кількості поколінь і навіть при значній кількості нейтронів у поколінні як перша, так і друга складові систематичної похибки будуть достатньо великими, а результати, які при цьому отримують, є непоказними. Особливо це відчутно в розрахунках сла-бозвязаних систем.
Розрахунки показують, що при M,N > ?
(одночасного збільшення як М, так і N) результати розрахунків прямують до свого постійного зміщення від експериментального значення. Очевидно, що наявність цього зміщення і є третьою складовою систематичною похибки, що повязана з невизначеністю в заданості вхідних даних, вибором бібліотек нейтроно-фізичних констант тощо.
Наведені розрахунки показують значно сильніше зміщення результатів при використанні в SCALE 27 та 44 групових бібліотек нейтроно-фізичних констант. Це свідчить про наявність зміщення значень самих констант у бібліотеці та недооцінку в резонансній та тепловій області енергій. Ця похибка “автоматично” переходить у розрахунки та залишається на рівні “неврахованої” кодом постійної складової.
ЯДЕРНА ФІЗИКА ТА ЕНЕРГЕТИКА Т. 10, № 3 2009
ОЦІНКА СКЛАДОВИХ СИСТЕМАТИЧНОЇ ПОХИБКИ
Список литературы
1. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / Пер. с англ.; Под ред. В. Д. Виоленского. - М.: Энергоатомиз-дат, 1984. - 124 с.
2. Соболь И.М.. Метод Монте-Карло. - М.: Наука, 1972. - 63 с.
3. X-5 Monte Carlo Team. MCNP - A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. - Vol. I -III. - New Mexico: Los Alamos National Laboratory, 2003.
4. SCALE: A Modular Code System for Performing Standardized Computer Analysis for Licensing Evaluation. NUREG/CR-0200, Rev. 6 (ORNL/NUREG/CSD-2R6), Vols. I, H, and m, May 2000. Available from Radiation Shielding Information Center at Oak Ridge National Laboratory as CCC-545.
5. Validation of SCALE for Criticality Safety Analysis of VVER and RBMK Fuel Designs, NUREG/CR-6736, PNNL-1369, January 2002.
6. Forrest B. Brown. Fundamentals of Monte Carlo Particle Transport. - New Mexico: Los Alamos National Laboratory, 2008.
7. Forrest B. Brown, William R. Martin, Russell D. Mosteller. Monte Carlo - Advances and Challenges. -New Mexico: Los Alamos National Laboratory, 2008.
8. Майоров Л.В. Оценка смещения результатов при расчете реакторов и хранилищ ядерного топлива методом Монте-Карло // Атомная энергия. - 2005. -№ 4. - С. 243 - 256.
9. Олейник Д.С. Разработка и исследование алгоритмов расчета слабосвязанных систем методом Монте-Карло. http://mcu.vver.kiae.ru/rinfo.html.
10.Brissender R., Garliick A. Biases on the estimation of kef and its error by Monte Carlo methods // Ann. Nucl. Energy. - 1986. - Vol. 113, No. 2. - P. 63 - 83. 11.Олейник Д.С. Расчет слабосвязанных систем методом Монте-Карло // Атомная энергия. - 2005. -
№ 4. - С. 256 - 264.
ОЦЕНКА СОСТАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРИ РАСЧЕТАХ КРИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО
В. В. Илькович, В. В. Гальченко, В. И. Макодим
Выполнен анализ факторов, которые влияют на формирование систематической погрешности при расчетах критических систем методом Монте-Карло для компьютерных кодов MCNP и SCALE. Показано, что на систематическую погрешность влияют нелинейность итерационного процесса расчета и неопределенность начального распределения источников нейтронов. Выполнена оценка составляющих систематической погрешности на примере расчетной модели из набора экспериментальных данных или бенчмарк-задач. Приведены рекомендации относительно минимизации систематической погрешности при расчетах критических систем методом Монте-Карло.
ESTIMATION OF THE SYSTEMATIC ERROR CONSTITUENTS IN THE CALCULATIONS OF THE CRITICAL SYSTEMS BY THE MONTE CARLO METHOD
V. V. Ilkovich, V. V. Galchenko, V. I. Makodym
Analysis of factors which influence on systematic error formation in the calculations of the critical systems by the Monte Carlo method for the MCNP and SCALE computer codes is executed. It has been shown that nonlinearity of iteration process of calculation and uncertainty in initial neutron sources distributing effect on a systematic error. The estimation of systematic error constituents is executed on example of calculation model from the benchmark problems. Recommendations are resulted to minimization of the calculations systematic error for critical systems by the Monte Carlo method.
Keywords: critical system, systematic error, Monte Carlo method, nonlinearity of iteration process, uncertainty in initial sources distributing.
Надійшла до редакції 16.06.09, після доопрацювання - 12.11.09.
ЯДЕРНА ФІЗИКА ТА ЕНЕРГЕТИКА Т. 10, № 3 2009 335
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
