شکل ‏۲‑۱:چینش مجتمع های سوخت در سیکل اول کاری راکتور[۱]
شکل ‏۲‑۲ چینش بانک های کنترلی در قلب VVER-1000[1]
 
کد PARCS :
معرفی کد PARCS :
یک کد نوترونیک برای پیش بینی رفتار قلب راکتور هسته ای در حالت پایا و گذرا در یک BURN UP مشخص می باشد. PARCS معادله پخش پایا و گذرا و معادله ترانسپرت SP3 را در یک هندسه سه بعدی برای بدست آوردن توزیع شار حل می کند. چون PARCS قابلیت انجام محاسبات مقدار ویژه، حرکت میله های کنترل و جستجو برای میزان بورون بحرانی را دارد در نتیجه ابزار لازم برای آنالیز رفتار های کوتاه مدت (KINETIC ) و بلند مدت (DEPLETION ) را دارا می باشد. حل مسائل فضایی سینتیکی محدوده وسیعی از پدیده های فیزیکی مانند ترابرد نوترون و تولید و واپاشی نیا[۳]هسته را در بر می گیرد که روش های محاسباتی در کد PARCS برای مدل کردن صحیح این پدیده ها توسعه داده و بکار گرفته شده است . فرمول بندی به گونه ای است که علاوه بر اطمینان از دقت بالای حل دارای کارایی محاسباتی بالایی می باشد .
محاسبات سینتیک سه بعدی فضایی شامل محاسبات مقدار مشخصه (eigenvalue problem ) و معادلات ترابرد وابسته به زمان می باشد . گام اول در حل هر یک از این مسائل گسسته سازی معادلات تعادلی برای زمان و فضا می باشد. برای گسسته سازی زمانی ،روش theta-method با یک تبدیل نمایی در شار گروهی در کد PARCS استفاده می شود. برای گسسته سازی فضایی از روش کارآمد نودال غیر خطی استفاده می شود که در آن مسائلCMFD[4] و مسائل local two-node بطور مکرر در طول تکرار غیر خطی حل می شوند. کد PARCS که از کد های معتبر در زمینه محاسبات گذرای قلب راکتور می باشد توسط مسائل استاندارد(Benchmarks ) صحت سنجی شده و نتایج محاسبات با نتایج حاصل از آزمایش های تجربی مقایسه گردیده است. که در زیر به برخی از آنها اشاره می گردد: [۳]
OECD MSLB[5] BENCHMARK
BWR Peach Bottom Turbine Trip Benchmark
VVER-1000 Rod Ejection Benchmark
روشCMFD زمینه را برای محاسبات گذرای سریع با پرهیز از محاسبات هزینه بر زمانی، هنگامی که تغییرات شدیدی در توزیع فضایی شار نداریم را فراهم می آورد. با مدارک مستند می توان گفت که روش غیر خطی نودال بسیار کارا تر از روش مرسوم فرمول بندی ماتریسی می باشد ، که این به دلیل نیاز به حافظه کمتر و موجود بودن حل کننده های کارا تر برای مسائل CMFD می باشد. [۴] همچنین در فرآیند های گذرا بسیار مفید می باشد ،که این به این دلیل است که محاسبات two-node نیاز به اجرا در هر بازه زمانی ندارد که منجر به محاسبات بسیار مفید گذرا می شود. مسائل two-node برای تصحیح خطای گسسته سازی در جریان فصل مشترک نودال ناشی از تقریب اختلاف محدود در مش های بزرگ حل می شود . که می تواند با استفاده از یکی از روش های پیشرفته پخش نودال حل گردد. در PARCS روش NEM[6] وANM[7] برای حل two-node مورد استفاده قرار می گیرد . از آنجایی که NEM می تواند حل سریع تر و نیرومند تر نسبت به ANM فراهم سازد ، در بسیاری از کد های فیزیک رآکتور دیگر ترجیح داده می شود ، اگرچه برای برخی از کاربرد ها دارای دقت کمتری می باشد. ANM به عنوان یک حل کننده ابتدایی در کد PARCS مورد استفاده قرار می گیرد که این به دلیل پیشرفت در تولید یک حل مطمئن بدون در نظر گرفتن شرایط نودال می باشد . اطمینان از طریق الگوی هیبرید ANM/NEM حاصل می شود، که در آن مسائل two-node نزدیک به حالت بحرانی با استفاده ازNEM حل شده و ANM در مابقی مسائل two-node مورد استفاده قرار می گیرد . برای برخی از کاربرد ها مانند آنالیز قلبی که به صورت جزئی با سوخت MOX بار گذاری شده است ، دقتی که با تئوری پخش بدست می آید کافی نمی باشد . چندین روش ترابرد PN برای PARCS در نظر گرفته شده است و یک کرنل چند گروهی P3(SP3) برای پیاده سازی در PARCS برای هر مش ریز (PIN BY PIN ) اختلاف محدود و گسسته سازی نودال NEM انتخاب شده است. [۳]
مهمترین خصوصیات محاسباتی در PARCS شامل توانایی در انجام موارد زیر می باشد:
محاسبات مقادیر ویژه
محاسبات گذرا
محاسبات حالت گذرای زینان
محاسبات گرمای حاصل از واپاشی
محاسبات قدرت میله [۸]
محاسبات الحاقی[۹] برای راکتور های آب سبک تجاری
محاسبات تهی شدن قلب
 
روش ها و راه حل های مورد استفاده در کد PARCS :
روش های گسسته سازی فضایی :
۱-روش غیر خطی CMFD:
در کد PARCS الگوریتم اولیه حل بر اساس فرمول بندی غیر خطی اختلاف محدود مش های درشت (CMFD )می باشد. در این روش قلب به مش های درشت تقسیم بندی می شود ، نوعا همان اندازه مجتمع های سوخت به عنوان اندازه مش در نظر گرفته می شود و یک اختلاف محدود ساده در بین آنها در نظر گرفته می شود. حل بسیار دقیق تر از طریق نودال های مرتبه بالاتر برای تصحیح کردن جریان در فصل مشترک بین نودال ها در قلب به دست می آید. از طریق رابطه زیر بر اساس متوسط شار در راست و چپ نود ، دو نود دارای رابطه می شوند
(۲-۱)
که در آن  ضریب پایه کوپل نودال که بطور مستقیم از طریق فرمول بندی اختلاف محدود بدست می آید و  ضریب تصحیح کننده کوپل نودال می باشد که از طریق حل نودال two-node از روش NEM یا ANM بدست می آید.]۴[
۲-روش نودال:
روش نودال اولین ابزار استفاده شده در کدPARCS برای بدست آوردن حل های مرتبه بالاتر برای معادله پخش نوترون می باشد. در ساختار فرمول بندی CMFD روش نودال برای حل مسائل two-node و تصحیح ضریب کوپل نودال  مورد استفاده قرار می گیرد.
ANM در کد PARCS بطور مکرر برای راکتور های آب سبک برای حل معادله پخش دو گروهی مورد استفاده قرار می گیرد. روش دوم نودالNEM ، که د

این را هم حتما بخوانید :
متن کامل - امکان سنجی و ارائه طرح سامانۀ تبلیغات مؤثر از طریق پیامک برای کسب ...

دانلود متن کامل این پایان نامه در سایت abisho.ir

ارای دقت کمتری می باشد و پتانسیل های ANM برای حل مسئله را ندارد. هیبرید ANM-NEM را می توان مورد استفاده قرار داد که در آن مسئله ANM two-node برای حالت های نزدیک بحرانی با روش NEM جایگزین می گردد. در روش هیبرید کاربر یک دامنه تغییرات برای اختلاف node k-inf و k-eff مشخص می کند که برای تعویض بین ANM و NEM مورد استفاده قرار می گیرد.
۳-روش Pin Power Reconstruction:
هنگامی از گزینه نودال در کد PARCS استفاده می شود ، لازم است مدل Pin power reconstruction به منظور دوباره بدست آوردن قدرت میله سوخت از حل نودال فراخوانی گردد. وقتی که حل نودال شار همگرا شود، متوسط جریان های سطحی بدست می آید.PARCS تنها از جریان ها، برای بدست آوردن توزیع شار داخل نود هنگامی که گزینه Pin power انتخاب گردیده است، استفاده می کند.
۴-روش Control Rod Cusping Correction :
هنگامی که یک نود به صورت جزئی با میله کنترل پر شده باشد، اثر ظاهر شده به نام control rod cusping effect شناخته می شود .که این اثر از طریق حل یک مسئله three node problem در PARCS با روش fine mesh finite difference method (FMFD) در نظر گرفته می شود . این سه نود شامل نود بالایی و نود پایینی و نودی که حاوی قسمتی از میله کنترل است، می باشد . این حل برای بدست آوردن ضریب فرورفتگی موضعی شار بکار گرفته می شود.
۵– ۱D Nodal Kinetics:
حل کننده یک بعدی از همان مدل محاسباتی سه بعدی استفاده می کند تا با مدل سه بعدی تطابق داشته باشد.
۶-روش Hexagonal Geometry:
روش محاسبه قلب هگزاگونال که در کد PARCS به کار برده شده است اساسا همان فرمول بندی CMFD غیر خطی که دارای کرنل های کوپل هگزاگونال از مرتبه بالاتر می باشد، را دارا است که از روش نودال با بسط چند جمله ای مثلثی(TPEN ) بهره می برد.
۷- FMFD Kernel:
برای برخی کاربرد ها(مانند سوخت MOX ) معرفی دقیق هر یک از میله های سوخت درون مجتمع سوخت می بایستی، تضمین گردد و بنابراین یک کرنل چند گروهی fine mesh finite difference(FMFD) به عنوان گزینه دیگر گسسته سازی فضایی کد PARCS اضافه می گردد. سری های جداگانه از کارت های ورودی (FMFD block)که درآن نقشه ترکیبات Pin-wise مشخص شده است، برای اجرای FMFD برای هر مجتمع سوخت به تنهایی مورد نیاز می باشد.
۸-SP3 Transport Kernel :
برای کاربرد هایی که در آنها اثر ترابرد مهم می باشد(مانند سوخت MOX )یک معادله ترابرد ساده شده P3 به PARCS افزوده شده است .معادله ترابرد SP3 که در کد قرار دارد از روش رایج که در آن تکانه های زاویه ای مرتبه فرد حذف می گردند تا معادلات کوپل شده شبه پخش بدست آیند ، استفاده شده است .این معادله در زیر نشان داده شده است.