ПРОГРАММА LATTICE ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ МИШЕНЕЙ С ГЕТЕРОГЕННОЙ (РЕШЕТОЧНОЙ) СТРУКТУРОЙ

 

1Бзнуни С.А, 2Полянски А. , Соловьев А.Г., Соснин А.Н.

1Ереванский государственный университет, Армения

E-mail: bznuni@armenia.com

2Институт ядерных проблем им. А. Солтана, Польша

 

1. Введение

В настоящее время для изучения свойств таких сложных и дорогостоящих систем, какими являются электроядерные устройства, широко применяется математическое моделирование. Одним из программных средств, моделирующих взаимодействия и перенос заряженных частиц и нейтронов в среде таких систем, является программный комплекс CASCAD [1].

Надо заметить, что в существующей реализации программного комплекса CASCAD в случае рассматривания сред с решеточной структурой, в частности, подкритических реакторов, управляемых ускорителем, производится гомогенизация среды с учетом находящихся в данной зоне горючего, теплоносителя и конструкционных материалов. Однако для более точного моделирования характеристик электоядерных систем, в частности, коэффициента размножения нейтронов kэфф и спектра, от которых зависит безопасность и трансмутационный потенциал таких систем, необходимо задавать решеточную структуру среды.

В настоящей работе дано описание программы LATTICE [2], с помощью которой задается решеточная структура среды. Надо заметить, что имеющаяся реализация программного комплекса CASCAD позволяет в принципе рассматривать решеточную структуру, при этом координаты составных элементов должны задаваться во входном файле вручную. Трудность при этом состоит в количестве составных элементов, число которых для стандартных твердотвэлных реакторов составляет десятки тысяч. К этому надо добавить, что настоящая реализация программного комплекса CASCAD требует описания химического состава каждого составного элемента.

Нами была разработана программа LATTICE на языке С++, которая при задании пользователем параметров решетки генерирует описание геометрии и композиции составных элементов в формате входного файла [3,4] для программного комплекса CASCAD.

Ниже приводится описание алгоритма, используемого программой LATTICE, а также результаты моделирования электроядерной системы на расплавленных солях с учетом решеточной структуры.

2. Алгоритм

 Алгоритм программы LATTICE организован следующим образом:

Пользователем задаются параметры активной зоны (радиус, высота) и характеристики решеточной структуры (размер под ключ, шаг решетки, диаметр составных элементов), если ячейки имеют внутреннюю структуру. После этого программа генерирует файл с описанием геометрии Geometry.dat и файл Material.dat с описанием химической композиции составных элементов геометрии. С помощью программы LATTICE создали входной файл, описывающий решеточную структуру бланкета. На рис.1 представлена решеточная структура, созданная программой LATTICE.

3. Пример

Нами были промоделированы основные характеристики упрощенного варианта электроядерной системы (R=57см, H=104см) на основе жидкосолевого реактора MSBR-1000 [4]. Рассматриваемую систему моделировали с учетом решеточной структуры с составом √ LiF-BeF2-ThF4-233UF4 (71,7-16-12-0,3 мол %). В качестве замедлителя промоделировали графитовые шестигранные блоки с размером под ключ 10,2 см, в центре которых расположены каналы с радиусом 1,81 см, по которым прокачивается соль. Диаметр отражателя √100 см, толщина корпуса реактора √ 5см, толщина бетонной защити √100 см.

Рис 1. Решеточная структура, созданная программой LATTICE. Точки соответствуют центрам топливных каналов

 

Литература

[1]. Barashenkov V.S. Monte Carlo simulation of ionization and nuclear processes initiated by hadron and ion beams in media. - Comp. Phys. Comm., 2000, v. 126, p. 28- 31.

[2]. Бзнуни С.А, Полянски А. , Соловьев А.Г., Соснин А.Н. Программа LATTICE для расчета параметров мишеней с гетерогенной (решеточной) структурой. Сообщение ОИЯИ, Р2-2002-113.

[3]. Барашенков В.С., Соловьев А.Г., Соснин А.Н. Алгоритм расчета пересечений частицей зон в гетерогенной среде. Сообщение ОИЯИ, Р2-98-221.

[4]. Барашенков В.С., Соловьев А.Г., Соснин А.Н. Моделирование точки взаимодействия и потерь энергии каскадной частицы в веществе мишени. Cообщение ОИЯИ, Р2-99-125.