Analýza odezvy samonapájecího detektoru neutronů v trojrozměrném modelu paliva VVER-1000 s využitím funkčního rozvoje v programu Serpent2

Abstract

Diplomová práce se zabývá možností využití detektorů funkčních závislostí v problematice samonapájecích detektorů. Rozšiřuje znalosti v oblasti interpretace měřené proudové odezvy převedením modelové úlohy do trojrozměrné geometrie. Umožňuje tak sledovat prostorové závislosti, které v klasickém dvourozměrném přístupu nelze postihnout. Funkční rozvoje umožňují charakterizovat spojitý průběh fyzikálních veličin po celé délce samonapájecího detektoru a poskytují možnosti pro zpřesnění interpretace v monitorovacím systému či jiných aplikací. Aplikace funkčního rozvoje se však může potýkat s problémem dostatečně věrohodně charakterizovat složitý průběh funkce. Věnuje se především pozornost hledání vhodných stupňů rozvoje pro charakterizaci axiálního průběhu hustoty toku neutronů v centrální trubce a okolí samonapájecího detektoru. Zároveň jsou komentovány možnosti aplikace různých přístupů aproximace distribuční funkce. Pro využití funkčních rozvojů ve všech provozních podmínkách je nezbytné provést detailní výpočet vyhoření v trojrozměrném modelu paliva. Je však známo, že spojení Monte-Carlo transportních simulací s výpočty vyhoření může vykazovat známky numerické nestability a produkovat nefyzikální řešení. Tato práce testuje vybrané algoritmy vyhoření na trojrozměrném modelu palivového souboru z benchmarkové úlohy pro reaktory VVER-1000. K výpočetním analýzám využívá Monte-Carlo kódu Serpent2 (verze 2.1.31).

The diploma thesis deals with the possibility of using functional expansion tallies in the field of self-powered detectors measurement. It extends knowledge of correct interpretation of the measured current response by converting the model problem into three-dimensional geometry. Dimensional transition allows to monitor spatial effects which can not be taken into account by classical two-dimensional approach. Functional expansion provide a powerful technique to characterize the continuous behaviour of physical quantities along the entire length of the self-powered detector. Thanks to that, it provide possibilities for more accurate interpretation in monitoring systems or other applications. However, the application of functional expansion is case dependent and might face a problem to characterize continuous behaviour and integral quantities reliably. Particular attention is focused to find suitable orders of funcional expansion for the characterization of the axial neutron flux density distribution in central tube and in the position of self-powered detectors. Possibilities of applying different approaches are commented. To use funcional expansion in all operating conditions, it is necessary to perform a detailed burnup calculation in a three-dimensional model of fuel assembly. However, it is well known, that burnup instabilities might appear in burnup calculation when coupling Monte-Carlo transport simulation with burnup. This work tests selected burnup algorithms an a three-dimensional fuel assembly model from a benchmark of reactors VVER-1000. Monte-Carlo code Serpent2 (version 2.1.31) is utilized for computational purposes.