Конференция "Нейтронно-физические проблемы атомной энергетики" -
"Нейтроника-2022" прошла в Обнинске с 31 мая по 3 июня 2022 года. В программу
конференции была включена молодёжная научно-историческая секция
(докладчик и не менее 50% соавторов в возрасте до 35 лет).
С любезного разрешения организаторов мы публикуем доклад, признанный
победителем молодёжной секции.
Название доклада: "Разработка тестовых задач активной зоны
исследовательского ядерного реактора ИВВ-2М для нейтронно-физических
расчётов". Авторы -
Ю.В.Метелева, А.А.Зырянова (Акционерное
общество "Институт реакторных материалов", Заречный, Россия). Основной
докладчик - Юлия МЕТЕЛЕВА.
Исследовательские ядерные реакторы широко используются для исследований
в области фундаментальной физики, материаловедения, а также для
производства радиоизотопов.
Одной из проблем в области математического моделирования
исследовательских реакторов является верификация расчётных кодов,
используемых для расчётного определения нейтронно-физических параметров.
Для верификации используется сопоставление расчётных результатов с
экспериментальными данными (результаты так называемых
benchmark-
экспериментов, реакторные экспериментальные данные) и с результатами,
полученными при использовании других верифицированных прецизионных
расчётных кодов.
Верифицированная модель позволит производить прогнозные оценки
нейтронно-физических характеристик и обосновывать безопасность различных
режимов работы реактора.
В докладе представлена разработка комплекса тестовых задач с применением
математической модели исследовательского ядерного реактора ИВВ-2М.
Полученные результаты использовались для верификации расчётного кода
MCU-PTR, разработанного НИЦ "Курчатовский институт" для проведения
нейтронно-физических расчётов реактора ИВВ-2М.
Программное средство MCU-PTR ориентировано на расчёты исследовательских
реакторов бассейнового и бакового типа и предназначено для расчёта
нейтронно-физических характеристик реакторов в процессе кампании с учётом
изменения нуклидного состава топлива, выгорающих поглотителей и
отравления бериллиевого отражателя с использованием многопроцессорной
вычислительной техники.
В исходных данных задан материальный состав, геометрия используемых в
задаче элементов. Модели рабочих участков элементов активной зоны
построены в соответствии с конструкторской документацией на
исследовательский ядерный реактор ИВВ-2М.
В докладе приводится набор тестовых задач для исследовательского ядерного
реактора ИВВ-2М мощностью 15 МВт, его основные характеристики, а также
результаты расчётов.
Как было отмечено на конференции, эффективный коэффициент размножения
нейтронов, являющийся одним из важнейших характеристик делящихся систем,
нельзя измерить, его можно только посчитать. Этим и занимались.
Откуда брать результаты экспериментов для создания тестовых задач? Из
архивных данных, в первую очередь. Поэтому, для разработки первой серии
таких тестов выбраны результаты физического пуска реактора ИВВ-2М после
глубокой модернизации, завершившейся в 1976 году. (Рисунок 1).
Рисунок 1.
Экспериментальные данные.
Щёлкните левой клавишей мыши.
Далее следовал ряд экспериментов по определению нейтронно-физических
характеристик активной зоны реактора, таких как плотность потока нейтронов в
ячейках активной зоны, распределение энерговыделения по ТВС,
эффективность органов регулирования.
Соответственно, имеющиеся данные переведены в расчётную модель (Рисунок
2) и расчётным путем определены указанные выше характеристики.
Программа MCU-PTR и модель реактора ИВВ-2М, созданная в ней, показали
хорошую сходимость с экспериментом. На Рисунке 3 представлена часть
результатов верификации модели ИЯР ИВВ-2М.
Рисунок 2.
Модель активной зоны ИЯР ИВВ-2М в ПС MCU-PTR.
Щёлкните
левой клавишей мыши.
Рисунок 3.
Результаты верификации ПС MCU-PTR.
Щёлкните левой
клавишей мыши.
Также в докладе представлены данные, полученные при выполнении расчёта с
применением прецизионного расчётного кода MCNP.
В перспективе тестовые задачи для реактора ИВВ-2М будут также содержать
моделирование отравления бериллия, оценку радиационного энерговыделения,
оценку активности радиоизотопов, производимых на ИЯР.
Итогом работы является получение авторским коллективом аттестационного
паспорта программы для электронных вычислительных машин "MCU-PTR с
банком данных MDBPT50" применительно к расчётам реактора ИВВ-2М сроком на
10 лет.
Опыт проведения процедуры верификации расчётного кода MCU-PTR на
исследовательском ядерном реакторе ИВВ-2М может быть применен
специалистами других организаций, деятельность которых подразумевает
проведение верификации программных средств, в том числе с целью
приведения деятельности организации в соответствие с нормативно-
правовыми актами, устанавливающими требования к безопасному
использованию атомной энергии.
