search query: @keyword Monte Carlo / total: 31
results-list
reference: 17 / 31
« previous | next »
Author:Viitanen, Tuomas
Title:Implementing a Doppler-preprocessor of cross section libraries in reactor physics code Serpent
Vaikutusalojen Doppler-esikäsittelijän toteutus Serpent-reaktorimallinnusohjelmaan
Publication type:Master's thesis
Publication year:2009
Pages:66 (+9)      Language:   eng
Department/School:Teknillisen fysiikan laitos
Main subject:Ydin- ja energiatekniikka   (Tfy-56)
Supervisor:Salomaa, Rainer
Instructor:Aarnio, Pertti ; Leppänen, Jaakko
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark T80     | Archive
Keywords:cross section
cross section library
Doppler
Monte Carlo
NJOY
Serpent
vaikutusala
vaikutusalakirjasto
Doppler
Monte Carlo
NJOY
Serpent
Abstract (eng): The probability of a nuclear reaction to occur when two particles interact with each other is described with a quantity called cross section.
When it comes to nuclear reactors, the interactions of neutrons are of particular interest.
Therefore, cross sections for neutron-induced reactions are essential input data in reactor modeling.
The cross sections vary from one nuclide to another and depend also on particle energies, nuclear reaction types as well as temperature in many applications.
Therefore, accurate reactor physics modeiing requires large cross section libraries containing data for hundreds of nuclides in several temperatures.

Traditionally the user of a reactor modeling program chooses the cross sections to be used from a standard library, Usually the selection is made in a way that the temperature of the library corresponds to the actual temperature of the nuclide as well as possible.
However, because the temperature resolutions of the libraries are usually quite poor, the temperature differences between the library and real situation may reach up to hundreds of degrees.
This, of course, has significant effect on the accuracy of the whole calculation.
It would be possible to gain accuracy by enhancing the temperature resolution, but this would result in inconvenient large cross section Iibraries and the actual problem would still persist.

In this Master's thesis another approach was adopted.
A Doppler-preprocessor of cross section libraries was implemented in reactor physics code, known as Serpent, which has been developed by Jaakko Leppänen at VTT.
The processor is able to raise the temperature of an existing cross section library to an arbitrary value given by the user.
This way accurate modeling of the temperatures becomes possible even if original cross section data are available in one temperature only.

The formulas needed in the preprocessor routine were derived from the basic properties of the Doppler-effect, which is caused by nuclides in thermal motion.
A decision was made to commit all the necessary integrations inside the routine analytically.
To spare some calculation time, the routine was optimized for instance by limiting the integration to significant parts.

The cross sections created with the routine were compared to those processed with the widely-used program NJOY.
Comparisons verify that the accuracy of the routine is sufficient, despite small deviations.
Additionally, the preprocessor proved to be so fast that its duration is almost insignificant compared to the typical total running times of Serpent.
For these reasons the routine can be considered a feasible extra feature to the Serpent program.

In addition to the preprocessor routine, this Master's thesis included the generation of a thermal scattering Iibrary using NJOY.
The library was included in the distribution package of Serpent.
Abstract (fin): Vaikutusala on suure, jolla kuvataan ydinreaktioiden todennäköisyyksiä hiukkasien vuorovaikuttaessa atomiytimien kanssa.
Koska ydinreaktorit perustuvat neutronien aiheuttamiin reaktioihin, niiden mallinnuksessa tarvitaan vaikutusalatietoja nimenomaan neutronireaktioille.
Vaikutusalat ovat nuklidikohtaisia ja riippuvat tarkasteltavasta ydinreaktiosta, neutronien energioista sekä monissa sovelluskohteissa myös lämpötilasta.
Siksi reaktorifysiikan mallintaminen vaatii suuria vaikutusalakirjastoja, jotka sisältävät satojen nuklidien neutronivaikutusalat useille eri lämpötiloille.

Perinteisesti mallinnusohjelman käyttäjä valitsee kirjastosta kullekin nuklidille mallinnettavaan tilanteeseen sopivimman, tavallisesti lämpötilaltaan parhaiten todellisuutta vastaavan vaikutusalan.
Koska vaikutusalakirjastojen lämpötilajako on yleensä melko harva, saattaa mallinnettavan kohteen todellisen lämpötilan ja valitun kirjaston välillä olla jopa satojen asteiden ero, mikä johtaa virheisiin laskennan tuloksissa.
Virheitä voi pienentää tihentämällä lämpötilajakoa, mutta tämä kasvattaa kirjastot epämiellyttävän suuriksi (esim., siirrettävyys kärsii) eikä kuitenkaan poista ongelmaa kokonaan.

Tässä diplomityössä otettiin uudenlainen lähestymistapa ja toteutettiin vaikutusalakirjastojen Doppler-esikäsittelijä Jaakko Leppäsen VTT:ssa kehittämään, Monte Carlo -menetelmään perustuvaan reaktorimallinnusohjelmaan nimeltä Serpent.
Esikäsittelijä kykenee nostamaan vaikutusalakirjastojen lämpötilan käyttäjän vapaasti valitsemaan arvoon ennen varsinaisen neutronikuljetuslaskun alkua.
Näin lämpötilojen mallinnus onnistuu ainakin teoriassa tarkasti, vaikka käytettävissä olisi vaikutusalakirjasto vain yhdelle lämpötilalle.

Esikäsittelijän laatimisessa tarvittavat kaavat johdettiin nuklidien lämpöliikkeen aiheuttaman Doppler-ilmiön perusteista lähtien ja niissä tarvittavat integroinnit päädyttiin suorittamaan analyyttisesti.
Laskenta-ajan säästämiseksi esikäsittelijää optimoitiin erilaisin toimenpitein, kuten rajaamalla integrointien piiristä pois merkityksettömät alueet.

Doppler-esikäsittelijällä laadittujen vaikutusalojen vertailu NJOY-ohjelmalla tuotettuihin osoitti, että rutiinin tarkkuus on pienistä eroavaisuuksista huolimatta riittävä.
Esikäsittelijän ajamiseen kuluva aikakin on lähes merkityksetön verrattuna Serpent-ohjelman kokonaiskestoon, joten rutiinia voidaan pitää varsin käyttökelpoisena lisäominaisuutena Serpent-ohjelmaan.

Esikäsittelijän ohella diplomityössä laadittiin termisen sironnan vaikutusalakirjasto käyttäen NJOY-ohjelmaa.
Kirjasto liitettiin osaksi Serpent-ohjelman jakeluversiota.

ED:2009-11-25
INSSI record number: 38615
+ add basket
« previous | next »
INSSI