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AbstractAbstract
[en] In reactor physics, calculation schemes with deterministic codes are validated with respect to a reference Monte Carlo code. The remaining biases are attributed to the approximations and models induced by the multigroup theory (self-shielding models and expansion of the scattering law using Legendre polynomials) to represent physical phenomena (resonant absorption and scattering anisotropy respectively). This work focuses on the relevance of a polynomial expansion to model the scattering law. Since the outset of reactor physics, the latter has been expanded on a truncated Legendre polynomial basis. However, the transfer cross sections are highly anisotropic, with non-zero values for a very small range of the cosine of the scattering angle. Besides, the finer the energy mesh and the lighter the scattering nucleus, the more exacerbated is the peaked shape of this cross section. As such, the Legendre expansion is less suited to represent the scattering law. Furthermore, this model induces negative values which are non-physical. In this work, various scattering laws are briefly described and the limitations of the existing model are pointed out. Hence, piecewise-constant functions have been used to represent the multigroup scattering cross section. This representation requires a different model for the diffusion source. The discrete ordinates method which is widely employed to solve the transport equation has been adapted. Thus, the finite volume method for angular discretization has been developed and implemented in Paris environment which hosts the Sn solver, Snatch. The angular finite volume method has been compared to the collocation method with Legendre moments to ensure its proper performance. Moreover, unlike the latter, this method is adapted for both the Legendre moments and the piecewise-constant functions representations of the scattering cross section. This hybrid-source method has been validated for different cases: fuel cell in infinite lattice, heterogeneous clusters and 1D core-reflector calculations. The main results are given below: - a P3 expansion is sufficient to model the scattering law with respect to the biases due to the other approximations used for calculations (self-shielding, spatial resolution method). This order of expansion is converged for anisotropy representation in the modelling of light water reactors. - the transport correction, P0c is not suited for calculations, especially for B4C absorbent. (author)
[fr]
Dans le cadre de la conception des reacteurs, les schemas de calculs utilisant des codes de calculs neutroniques deterministes sont valides par rapport a un calcul stochastique de reference. Les biais residuels sont dus aux approximations et modelisations (modele d'autoprotection, developpement en polynomes de Legendre des lois de choc) qui sont mises en oeuvre pour representer les phenomenes physiques (absorption resonnante, anisotropie de diffusion respectivement). Ce document se penche sur la question de la pertinence de la modelisation de la loi de choc sur une base polynomiale tronquee. Les polynomes de Legendre sont utilises pour representer la section de transfert multigroupe dans les codes deterministes or ces polynomes modelisent mal la forme tres piquee de ces sections, surtout dans le cadre des maillages energetiques fins et pour les noyaux legers. Par ailleurs, cette representation introduit aussi des valeurs negatives qui n'ont pas de sens physique. Dans ce travail, apres une breve description des lois de chocs, les limites des methodes actuelles sont demontrees. Une modelisation de la loi de choc par une fonction constante par morceaux qui pallie a ces insuffisances, a ete retenue. Cette derniere necessite une autre modelisation de la source de transfert, donc une modification de la methode actuelle des ordonnees discretes pour resoudre l'equation du transport. La methode de volumes finis en angle a donc ete developpee et implantee dans l'environnement du solveur Sn Snatch, la plateforme Paris. Il a ete verifie que ses performances etaient similaires a la methode collocative habituelle pour des sections representees par des polynomes de Legendre. Par rapport a cette derniere, elle offre l'avantage de traiter les deux representations des sections de transferts multigroupes: polynomes de Legendre et fonctions constantes par morceaux. Dans le cadre des calculs des reacteurs, cette methode mixte a ete validee sur differents motifs: des cellules en reseau infini, des motifs heterogenes et un calcul de reflecteur. Les principaux resultats sont: - un developpement polynomial a l'ordre P3 est suffisant par rapport aux biais residuels dus aux autres modelisations (autoprotection, methode de resolution spatiale). Cette modelisation est convergee au sens de l'anisotropie du choc sur les cas representatifs des reacteurs a eau legere. - la correction de transport P0c n'est pas adaptee, notamment sur les calculs d'absorbant B4COriginal Title
Developpement d'une nouvelle modelisation de la loi de choc dans les codes de transport neutronique multigroupes
Primary Subject
Source
10 Oct 2012; 232 p; 87 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the 'INIS contacts' section of the INIS-NKM website for current contact and E-mail addresses: http://www.iaea.org/inis/Contacts/; Mecanique des fluides, Energetique, Procedes
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
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