search query: @keyword thermal expansion / total: 2
reference: 2 / 2
« previous | next »
| Author: | Valtavirta, Ville |
| Title: | Designing and implementing a temperature solver routine for Serpent |
| Lämpötilaratkaisinrutiinin suunnittelu ja implementointi Serpentiin | |
| Publication type: | Master's thesis |
| Publication year: | 2012 |
| Pages: | vii + 80 Language: eng |
| Department/School: | Teknillisen fysiikan laitos |
| Main subject: | Ydin- ja energiatekniikka (Tfy-56) |
| Supervisor: | Salomaa, Rainer |
| Instructor: | Viitanen, Tuomas |
| Digitized copy: | https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/100292 |
| OEVS: | Digitized archive copy is available in Aaltodoc
|
| Location: | P1 Ark Aalto 222 | Archive |
| Keywords: | neutronics temperature distribution temperature feedback heat transfer nuclear fuel Serpent Doppler broadening heat conductivity relocation thermal expansion Monte Carlo neutroniikka lämpötilajakauma takaisinkytkentä ydinpolttoaine Serpent Doppler leveneminen lämmönjohtavuus relokaatio lämmönlaajeneminen |
| Abstract (eng): | The goal of this thesis was the design and implementation of a temperature solver routine for the Monte Carlo neutronics code Serpent 2. The routine is used in conjunction with the on-the-fly Doppler processor already found in Serpent 2 to provide high resolution temperature discretization with minimal memory usage. This leads, however, to a significant increase in the computation time needed for simulations. The current routine addresses the radial heat transfer in fresh 2D pin-geometries. The consideration of 3D-problems and addressing the effect of the burnup on the problem are, however, deemed to be realistic directions of future development for the routine. Likewise, the temperature distribution could also be solved for non-pin-like geometries as long as certain simplifications such as symmetry considerations can be applied. A thorough literature review was made for choosing default internal material property correlations for the routine and an integral comparison was performed against the fuel code femaxi-6. The correspondence between the results was found to be good. Two assembly level calculations verified the capability of the code to handle problems while monitoring various fuel pins of different compositions. The simulations also gave quantitative results on the differences between using the temperature feedback system and a single homogeneous volume-averaged temperature for the fuel part of the bundle combined with Doppler pre-processing. At the time of the completion of this thesis, the routine seems very promising, although it does still require a significant amount of development and validation in order to unleash its full capabilities. |
| Abstract (fin): | Tässä työssä suunniteltiin ja toteutettiin lämpötilaratkaisimena toimiva aliohjelma Monte Carlo -neutronikuljetuskoodi Serpent 2:een. Kun aliohjelmaa käytetään yhdessä Serpent 2:sta jo löytyvän ajonaikaisen Doppler käsittelijän kanssa, saadaan laskuihin tarkka lämpötilaerottelu mahdollisimman pienellä muistintarpeella. Tästä seuraa kuitenkin huomattava lisäys laskenta-aikaan. Kehitetty aliohjelma käsittelee tällä hetkellä ainoastaan säteittäistä lämmönsiirtoa tuoreissa kaksiulotteisissa sauvageometrioissa. Kolmiulotteisten ilmiöiden mallinnus ja polttoaineen palamasta riippuvien ongelmien ratkominen ovat kuitenkin realistisia kehityssuuntia. Muidenkin kuin sauvageometrioiden ratkaisu lienee mahdollista, kunhan niiden kanssa voi käyttää tiettyjä yksinkertaistuksia kuten symmetrioita. Aliohjelmaan sisällytettiin oletuskorrelaatiot eri materiaalien tarvittaville ominaisuuksille. Korrelaatioiden valintaa varten toteutettiin perinpohjainen kirjallisuuskatsaus ja lopputuloksen järkevyys arvioitiin vertaamalla aliohjelman antamia tuloksia polttoainekoodi femaxi-6:n antamiin. Tulosten vastaavuus oli hyvä. Työssä suoritettiin myös kaksi nipputason laskua, joilla varmistettiin aliohjelman kyky hallita ongelmia, jotka sisältävät monia erilaisia polttoainesauvatyyppejä. Näistä simulaatioista saatiin myös kvantitatiivisia arvioita siitä, millaisia eroja syntyy lämpötilatakaisinkytkentäisen ajonaikaisen Doppler käsittelyn sekä takaisinkytkemättömän esikäsitellyn tapauksen välillä. Tämän työn valmistumisen aikaan aliohjelma vaikuttaa erittäin lupaavalta, vaikka se vaatiikin vielä huomattavasti kehittämistä sekä validointia, jotta sen todelliset kyvyt saadaan esille. |
| ED: | 2012-10-17 |
INSSI record number: 45365
+ add basket
« previous | next »
INSSI