Solution of the reactor kinetics equation in two and three dimensions by means of the finite element method
Description
The finite element method (FEM) is applied to the solution of the reactor kinetics equations in two and three dimensions. Integration with respect to time is performed by means of a Saul'ev-ADE-method transferred to FEM. This method is improved in order to permit application of arbitrary triangle elements as well as second-order approximation formulations. At the same time the method is extended to three-dimensional problems by using triangular prismatic elements. In order to minimize the error of time discretizing the method is combined with the so-called frequency transformation. In order to improve the geometric flexibility for special discretizing of three-dimensional problems special prismatic elements are developed that may contain two different materials. In 3d kinetics calculations these elements can be used with advantage for an exact description of control-rod movements. For the implementation of this method the modular code system DIFGEN, which in its original version serves for the solution of the equation of steady neutron diffusion, has been extended to kinetic problems. This is done without any essential change of the steady-state part by adding further modules. The transient version of DIFGEN is versified by means of various two- and three-dimensional test examples. There is very good agreement with the reference solutions. (orig./RW)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Die Methode der Finiten Elemente (FEM) wird fuer die Loesung der reaktorkinetischen Gleichungen in zwei und drei Dimensionen verwendet. Zur Zeitintegration dient ein auf die FEM uebertragenes Saul'ev-ADE-Verfahren. Dieses Verfahren wird so verbessert, dass es die Verwendung beliebiger Dreieckselemente sowie Naeherungsansaetze zweiter Ordnung erlaubt. Gleichzeitig erfolgt die Erweiterung des Verfahrens auf dreidimensionale Probleme unter Verwendung von Dreiecksprismenelementen. Um den zeitlichen Diskretisierungsfehler zu minimieren, wird die Methode mit der sogenannten Frequenztransformation kombiniert. Zur Verbesserung der geometrischen Flexibilitaet bei der Ortsdiskretisierung von dreidimensionalen Problemen werden spezielle Prismenelemente entwickelt, die zwei verschiedene Materialien enthalten duerfen. Bei 3-d Kinetikrechnungen koennen diese Elemente zur genauen Beschreibung von Steuerstabbewegungen vorteilhaft eingesetzt werden. Zur Realisation der Methode wird das modulare Programmsystem DIFGEN, das in seiner urspruenglichen Version zur Loesung der stationaeren Neutronendiffisionsgleichung dient, fuer reaktorkinetische Probleme erweitert. Dies geschieht ohne wesentliche Eingriffe in den stationaeren Teil durch Hinzufuegen weiterer Moduln. Die transiente Version von DIFGEN wird anhand verschiedener zwei- und dreidimensionaler Testbeispiele verinfiziert. Es ergeben sich gute Uebereinstimmungen mit den Referenzloesungen. (orig./RW)
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Die Loesung der reaktorkinetischen Gleichungen in zwei und drei Dimensionen mit der Methode der finiten Elemente
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 128 p.
- Report number
- IKE--4-100
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 12619353
- Subject category
- S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- COMPUTER CALCULATIONS; D CODES; FINITE ELEMENT METHOD; NEUTRON DIFFUSION EQUATION; REACTOR KINETICS; REACTOR KINETICS EQUATIONS; THREE-DIMENSIONAL CALCULATIONS; TWO-DIMENSIONAL CALCULATIONS
- Descriptors DEC
- COMPUTER CODES; EQUATIONS; KINETICS; NUMERICAL SOLUTION