Digitoday

Valikko

VTT soveltaa Monte Carlo -menetelmää ydinreaktorin mallinnukseen

Julkaistu:

VTT:n tutkija Jaakko Leppänen on väitöstutkimuksessaan kehittänyt laskentakoodin ydinreaktoreiden neutronifysiikan mallinnukseen. Leppäsen tutkimuksessaan käyttämää niin kutsuttua Monte Carlo -menetelmää ei VTT:n mukaan ole aikaisemmin laajasti sovellettu kolmiulotteisten reaktorisimulaattorikoodien syöttöparametrien tuottamiseen.


Monte Carlo -menetelmä on jo vuosikymmeniä ollut neutronien kulkeutumisen mallintamiseen käytettävä perustyökalu ydintekniikassa. Sen käyttöä on rajoittanut lähinnä tietokoneiden laskentakapasiteetti. Leppäsen väitöstutkimuksessa (pdf) menetelmän käyttöä laajennetaan uusiin sovelluskohteisiin, kun sillä lasketaan kolmiulotteisten reaktorisimulaattorikoodien syöttöparametreja.

Ydinreaktorin toiminnan mallintaminen on monimutkainen fysikaalinen tehtävä, joka yhdistää neutronien vuorovaikutusten fysiikan jäähdytteen virtaukseen ja polttoaineen mekaaniseen käyttäytymiseen. Ilmiöiden monimutkaisuuden takia reaktoria ei voida suoraan kuvata yhtenä kokonaisuutena, vaan ongelmaa on lähestyttävä vaiheittain. Kuvaus etenee yksittäisten neutronien vuorovaikutuksista lähtien aina reaktorin kokonaiskäyttäytymiseen saakka.

Laskennan keskimmäisessä vaiheessa reaktorin polttoainetta mallinnetaan yksittäisten polttoainenippujen tasolla. Laskennan tuloksena saadaan syöttöparametrit seuraavassa vaiheessa käytettäville kokosydänmalleille.

Monikäyttökoodi

Nykyisin tuotantokäytössä olevat deterministiset polttoainenippukoodit on melko pitkälle räätälöity kevytvesireaktoritekniikan tarpeisiin. Uusien reaktori- ja polttoainetyyppien mallinnus vaatii kehitystä myös laskentamenetelmissä. VTT:n mukaan uusi laskentakoodi mahdollistaa suoraan entistä monimutkaisempien polttoainegeometrioiden tarkan kuvaamisen, sillä Monte Carlo -laskennan etuina ovat menetelmän tarkkuus ja monipuolisuus.

Samaa laskentakoodia voidaan käyttää nykyisten kevytvesireaktoripolttoaineiden lisäksi periaatteessa minkä tahansa polttoaine- tai reaktorityypin mallinnukseen menetelmän luotettavuuden siitä kärsimättä. Monte Carlo -menetelmään siirtyminen on myös osa reaktorifysiikan luonnollista kehitystä, mikä on tullut mahdolliseksi tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvun myötä.

VTT:ssä kehitettyä laskentakoodia käytetään aluksi tutkimustyökaluna nykyisten polttoainenippukoodien rinnalla. Kahden eri laskentamenetelmään perustuvan koodin rinnakkainen käyttö tuo lisää luotettavuutta polttoaineen käytön suunnitteluun ja turvallisuusanalyyseihin. Uutta koodia voidaan käyttää myös tulevaisuuden reaktorityyppien tutkimuksessa tehtäviin, joihin nykyiset polttoainenippukoodit eivät sellaisenaan sovellu.

Tutkija Jaakko Leppänen väittelee TKK:ssa maanantaina aiheenaan Development of a New Monte Carlo Reactor Physics Code.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!
    1. 1

      Yksi tehtävä juhannusaatolta herätti kysymyksiä Hämeen poliisissa: ”Mitä ihmettä ihmisten mielessä liikkuu”

    2. 2

      Kris Jennerin paljastavasta salikuvasta löytyi nolo moka: kuvanmuokkaus meni pahasti pieleen – jopa fanit kritisoivat: ”Surullista!”

    3. 3

      Leskiprinsessa ja 7 tytärtä pitivät orjia luksushotellissa – tuomittujen palvelusväkeä pidettiin epäinhimillisissä olosuhteissa

    4. 4

      Unohda perinteinen lankku! Nämä keskivartaloliikkeet ovat paljon parempia selälle

    5. 5

      Pirullisen vaikea tarkkuustesti testaa hoksottimesi

    6. 6

      Pohjoiskorealainen sotilas loikkasi rajajoen yli etelään – sitoi itseensä styroksipaloja pysyäkseen pinnalla

    7. 7

      Lentoemäntä Martinalla on Euroopan suurimmat rinnat – haaveilee nyt yhtä äärimmäisestä pepusta: kirurgeilta täystyrmäys

    8. 8

      Erikoinen villitys suomalaislaulajan hittikappaleesta: kymmenet tatuoivat yhden sanaparin iholleen – katso kuvat

    9. 9

      Kahdeksanhenkisen seurueen vene upposi Saimaalla – haaksirikkoiset pelastautuivat veneeseen, joka joutui tuuliajolle

    10. 10

      Koira vainusi Helenan syövän, joka ei vielä näkynyt mammografiassa: ”Ihmettelimme, mikä Ticoa oikein vaivasi”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Lentoemäntä Martinalla on Euroopan suurimmat rinnat – haaveilee nyt yhtä äärimmäisestä pepusta: kirurgeilta täystyrmäys

    2. 2

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    3. 3

      Suviseurojen ruokalista julki – ovatko tässä Suomen halvimmat ”festariruoat”?

    4. 4

      Aku Hirviniemeltä härski vastaisku Katri Sorsan seksielämäpaljastukseen: ”Paikka, jossa masturboin...”

    5. 5

      Yleisö hiljeni ja odotti Nummirockissa: Se hetki, kun mies kosii kesken suosikkibändin keikan – ”Tiesin kyllä mitä vastaan”

    6. 6

      Miro Heiskanen teki kiekkohistoriaa – NHL:n varaustilaisuudessa kaikkien aikojen suomalaisvuosi

    7. 7

      Kouvolalainen Markku on käynyt Pohjois-Koreassa yli 30 kertaa auttamassa – Kuvat suljetusta diktatuurista kertovat paljon

    8. 8

      Tältä näytti Alkon kassalla juuri ennen sulkemista juhannusaattona – ”Kyllä niitä melkein joka juhannus tulee”

    9. 9

      Ykköskierroksella varattu suomalaislupaus pettyi – ”Kaikki ei napsahtanut kohdilleen”

    10. 10

      Räikkönen jätti toimittajan seisomaan – käveli pois kesken kysymyksen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    2. 2

      Lentoemännän yksinkertainen vessakikka toimii yhtä varmasti myös kotona

    3. 3

      8 naista kertoo, millaiset seksiehdotukset oikeasti toimivat: ”Se on varma keino”

    4. 4

      Kasperi Kapanen toi kanadalaisrakkaansa Suomeen – 18-vuotias Annika käänsi katseita Kuopion rannoilla pepun paljastavissa bikineissä

    5. 5

      Martina Aitolehden kipujen syy selvisi: Lääkäriltä tyly tuomio – ”Kyyneleethän siinä pääsi”

    6. 6

      Entinen miljonääri luopui kaikesta ja muutti hökkeliin autiolle saarelle – 20 vuotta eikä ole katunut päivääkään

    7. 7

      Kotihälytyskeikalla odotti näky, joka riipaisi jopa vanhan sosiaalityöntekijän sydäntä – viranomaiset vetoavat juhannusjuhlijoihin

    8. 8

      23 asiaa, jotka mullistuvat uudessa alkoholilaissa – kapakoiden aukioloajat, neloskalja kauppoihin...

    9. 9

      Metsämustikoissa voi piillä vaarallinen loinen – onko syytä huoleen?

    10. 10

      Saako 15-vuotias olla yötä tyttöystävän luona? Psykologi: ”Vanhemmuuteen kuuluu estää yhdessä yöpymiset”

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Yksi tehtävä juhannusaatolta herätti kysymyksiä Hämeen poliisissa: ”Mitä ihmettä ihmisten mielessä liikkuu”

    2. 2

      Kris Jennerin paljastavasta salikuvasta löytyi nolo moka: kuvanmuokkaus meni pahasti pieleen – jopa fanit kritisoivat: ”Surullista!”

    3. 3

      Leskiprinsessa ja 7 tytärtä pitivät orjia luksushotellissa – tuomittujen palvelusväkeä pidettiin epäinhimillisissä olosuhteissa

    4. 4

      Unohda perinteinen lankku! Nämä keskivartaloliikkeet ovat paljon parempia selälle

    5. 5

      Pirullisen vaikea tarkkuustesti testaa hoksottimesi

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Lentoemäntä Martinalla on Euroopan suurimmat rinnat – haaveilee nyt yhtä äärimmäisestä pepusta: kirurgeilta täystyrmäys

    2. 2

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    3. 3

      Suviseurojen ruokalista julki – ovatko tässä Suomen halvimmat ”festariruoat”?

    4. 4

      Aku Hirviniemeltä härski vastaisku Katri Sorsan seksielämäpaljastukseen: ”Paikka, jossa masturboin...”

    5. 5

      Yleisö hiljeni ja odotti Nummirockissa: Se hetki, kun mies kosii kesken suosikkibändin keikan – ”Tiesin kyllä mitä vastaan”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Kesäyö innosti pariskunnan niin villiin seksiin, ettei tuhoilta vältytty – leirintäalueen johtaja kertoo näkymästä, joka ei unohdu

    2. 2

      Lentoemännän yksinkertainen vessakikka toimii yhtä varmasti myös kotona

    3. 3

      8 naista kertoo, millaiset seksiehdotukset oikeasti toimivat: ”Se on varma keino”

    4. 4

      Kasperi Kapanen toi kanadalaisrakkaansa Suomeen – 18-vuotias Annika käänsi katseita Kuopion rannoilla pepun paljastavissa bikineissä

    5. 5

      Martina Aitolehden kipujen syy selvisi: Lääkäriltä tyly tuomio – ”Kyyneleethän siinä pääsi”

    6. Näytä lisää