Finite elements in multidimensional nuclear diffusion
- 1. Eidgenoessisches Inst. fuer Reaktorforschung, Wuerenlingen (Switzerland)
- 2. Institut za Nuklearne Nauke Boris Kidric, Belgrade (Yugoslavia)
Description
Although structural engineering has produced a large variety of element types only triangular and quadratic elements of the Lagrangian seem to have caught on in nuclear fields. In this report we wish to stress two topics. The first is, certain shortcomings of the triangular element, when used to model problems which are essentially one dimensional such as slab-geometry. This forced us to introduce rectangular elements into the finite element diffusion code FINELM. As far as ksub(eff) or reaction rates are concerned there is perhaps little to choose between the two but point flux behaviour is distinctly superior for rectangular elements. After the initial enthusiasm about finite elements the writing of finite element codes seems to be on the wane. This is largely due to the irregular wide band structure of the resulting system matrix which pose acute problems for core management. In FINELM, which has been operational for about two years, we considered the number of degrees of freedom as a given quantity and solved the core management problem by using basic graph-theoretic ideas. In QUFEM, the Yougoslavian code, which is still largely in the experimental stage the problem is attacked by using large high order general quadrilateral elements extending over spatially varying (smoothly) cross sections as would occur in pebble bed reactors. (orig./RW)
Abstract (German)
Obwohl die Bautechnik eine grosse Vielfalt an Elementtypen hervorgebracht hat, seheinen in die Kerntechnik nur Dreiecks- oder quadratische Elemente des Langrange-Operators Eingang gefunden zu haben. In diesem Bericht sollen zwei Punkte besonders hervorgehoben werden. Der eine ist, dass das Dreieckselement gewisse Maengel aufweist, wenn es auf im wesentlichen eindimensionale Probleme, z. B. in Plattengeometrie; angewandt werden soll. Dadurch wurden die Autoren gezwungen, beim Finit-Element-Diffusionsprogramm FINELM rechteckige Elemente zu verwenden. Solange es sich um ksub(eff) oder Reaktionsraten handelt, besteht wahrscheinlich kaum ein Unterschied zwischen beiden, doch der punktfoermige Flussverlauf wird bei Rechteckelementen deutlich besser. Nach anfaenglicher Begeisterung ueber die finiten Elemente scheint das Schreiben von Programmen mit finiten Elementen im Abnehmen begriffen zu sein. Dies liegt hauptsaechlich an der unregelmaessigen Breitbandstruktur der resultierenden Systemmatrix, die akute Probleme fuer die Kernhandhabung mit sich bringt. In FINELM, das seit etwa 2 Jahren in Betrieb ist, wird die Zahl der Freiheitsgrade als vorgegeben angenommen und das Kernhandhabungsproblem unter Verwendung von grundlegenden graphisch-theoretischen Vorstellungen geloest. Bei dem jugoslawischen Programm QUFEM, das sich noch weitgehend im Versuchsstadium befindet, wird das Problem durch Verwendung grosser allgemeiner viereckiger Elemente hoher Ordnung angegangen, die sich ueber (gleichmaessig) raeumlich veraenderliche Querschnitte, wie sie in Kugelhaufenreaktoren auftreten wuerden, ausdehnen. (orig./RW)Additional details
Publishing Information
- Imprint Title
- Advances in mathematical methods for the solution of nuclear engineering problems. Vol. 1
- Imprint Pagination
- 688 p.
- Journal Page Range
- p. 335-348.
- Report number
- INIS-mf--6845
Conference
- Title
- Joint ANS/ENS international topical meeting on advances in mathematical methods for the solution of nuclear engineering problems.
- Dates
- 27 - 29 Apr 1981.
- Place
- Munich, Germany, F.R.
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 13654020
- Subject category
- S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- FINITE ELEMENT METHOD; MULTIPLICATION FACTORS; NEUTRON DIFFUSION EQUATION; REACTOR PHYSICS; RECTANGULAR CONFIGURATION; TRIANGULAR CONFIGURATION
- Descriptors DEC
- CONFIGURATION; NUMERICAL SOLUTION