Codes complex for quick transport 3D

neutron calculations of VVER

N.I. Laletin

А.А.Kovalishin

N.V. Sultanov

M.N. Laletin

Комплекс программ для быстрых

трехмерных мерных расчетов ВВЭР

SVS

Introduction

SVS complex (Surface Values System) is capable to carry out all stages of neutron-physical quasi stationary calculation analysis for VVER-type nuclear reactor.

This complex is based on using the method of surface values.

Комплекс SVS (Surface Values System) выполняет все этапы нейтронно-физических квази стационарных расчетов для реакторов типа ВВЭР.

Этот комплекс основан на использовании метода

поверхностных величин

Введение

Part 1

The principles of design of neutron-

physical code complexes for

calculation analysis nuclear reactor core

SVS

Принципы устройства комплекса нейтронно-физических расчетов активных зон ядерных реакторов

The principles of design - 1

Optimal module structure for all over complex and for all coordinates: spatial, energetic, angular. The main task is to put carefully in accordance of the separate modules.

Both concerning to this point and concerning to another points this module structure has already been composed. In our opinion it must be saved. The main task must be in accordance of the main stages of calculation analysis each other.

Оптимальная модульность всюду и по всем координаторам: пространственным, энергетическим, угловым. Основная работа – аккуратное «прилаживание» отдельных модулей.

Как и по остальным пунктам эта модульность традиционно сложилась. На наш взгляд, она и должна сохраниться. Основная работа должна быть в «притирке» главных этапов расчета.

Принципы устройства - 1

The principles of design - 2

Optimal design is provided because of the specific structure of the area is taken into account with maximum way:

reactor cell, assembly and multi cell, reactor core, reflector.

Оптимальность обеспечивается максимальным учетом специфики области:

• ячейка реактора,• кассета и полиячейка,• активная зона, • отражатель

Принципы устройства - 2

The principles of design - 3

Eliminations of the approximations on any stage that prevent to get more precise and further analysis.

Homogenization must be eliminated for all stages of core calculation analysis.

Исключение приближений на каком-либо этапе, которые мешают дальнейшим уточнениям и анализу впоследствии.

Гомогенизацию исключать на всех этапах расчета активной зоны.

Принципы устройства - 3

The principles of design - 4

Following to principle of “enough accuracy”.

The knowledge of uncertainties of the finish results that are caused with uncertainties of initial data is necessary.

Использовать принцип достаточности.

Следовательно, требуется знать неопределенности конечных результатов, связанных с неточностями

исходных данных.

Принципы устройства - 4

Part 2

The basic methods of SVS complex

The basic methods of the complex are the following ones:

SPSM-Surface Pseudo-Source Method

and

SHM-Surface Harmonics method

Основные методы комплекса SVS

В комплексе основными методами являются:

МППИ – метод поверхностных

псевдоисточников

и

МПГ – метод поверхностных

гармоник

The basic methods of SVS complex

The both methods (SPSM and SHM) have common basic stages:

Selection of appropriate surfaces that provide suitable parameterization of the problem

Selection of the set of the parameters

Calculation of sequences of neutron transport solutions in the areas bounded with the selected surfaces

Formulation of coarse-mesh, like diffusion equation with coefficients that are expressed via boundary values of appropriate separate solution (called “trial functions”).

Основные методы комплекса SVS

Оба метода (МППИ и МПГ) имеют общие этапы:

• Выбор поверхностей удобных для параметризации решений задач;

• Выбор ряда параметров; • Получение последовательностей

решений в области, ограниченной выбранных поверхностями;

• Построение конечно-разностных уравнений с коэффициентами, выраженными через поверхностные величины соответственной выбранным величинам (пробные функции).

The basic methods of SVS complex

SPSM method In the Surface Pseudo Source

Method (SPSM) the selected surfaces coincidence with cell material boundaries.

This circumstance permit to apply the moments of Grin functions of neutron transport equation for uniform infinite medium. This approach has happened as the most suitable for reactor cell calculation analysis.

Основные методы комплекса SVS

Метод МППИ• В методе поверхностных

пвсевдо источников (МППИ) выбранные поверхности совпадают с границами материалов.

• Это позволяет применить моменты функции Грина, уравнения переноса для однородных бесконечных сред. Этот подход оказывается наиболее приемлем для расчета ячейки реактора

The basic methods of SVS complex

SHM method The second of above mentioned

ones is called as Surface Harmonics method (SHM)

This method eliminates the homogeneous procedure that is used in the most other methods. The selected surfaces are the cell and assemblies boundaries because the spectrum solutions are the most simple in this case.

Основные методы комплекса SVS

Метод МПГ• Второй метод из

вышеупомянутых называется Метод Поверхностных Гармоник (МПГ)

Этот метод исключает процедуру гомогенизации, которая используется в большинстве других методов. Выбранными поверхностями здесь являются границы ячеек или кассет, так как энергетические решения здесь

наиболее просты.

SVS complex

SVL SVC Feedbacks

SVS complex ( SVL code)

The spectrum code that is capable for preparing of the cell and assembly characteristics.

SVL SVC Feedbacks

Программа, для расчета и подготовки характеристик ячеек и кассет

SVS complex (SVС code)

The code that is capable for reactor core calculation analysis and reconstruction of pin-by-pin distribution.

SVL SVC Feedbacks

Программа для расчетов активной зоны и восстановления потвэльных распределений

SVС calculation analysis with different mesh division ways

A lot of calculation analysis with SVS code have already carried out. In this report just the effect of acceleration of pin-by-pin calculation analysis caused by the specific way of mesh division of the core into the assemblies and continue changing of the rough mesh division calculation and calculation with using some fine mesh division distributions for every assembly is given.

Расчет SVС по разным сеткам

На сегодня проведено множество расчетов по SVS. В этом докладе приводится пример - эффект ускорения потвельного расчета за счет приема разбиения зоны на кассеты и непрерывного чередования расчетов на крупной сетке и расчетов с использования нескольких мелкосеточных распределений для каждой кассеты

SVС calculation analysis with different mesh division ways

This is reminder that SVS provides the possibility to carry out 3-D pin-by-pin full core calculation analysis during quite admissible time expenditures.

This is 3-D VVER-1000 nuclear reactor core composed with heterogeneity assemblies is analyzed. The core height is 354 cm., homogeneous reflector thickness 35.4 cm.is up of the core and down of the core. The thickness of the reflector is 35.4 cm. In the assembly #4 work group of the clusters is submerged in the core up to mark 177 cm. Reference solution was obtained from pin-by-pin 8-group calculation analysis with step along the height 3.54 cm..

Расчет SVС по разным сеткам

SVS предоставляет возможность проводить трехмерный – потвэльный расчет активной зоны за приемлемое время

Задача - трехмерная зона ВВЭР-1000, состоящая из гетерогенных кассет. Высота зоны 354 см., сверху и снизу задан гомогенный отражатель 35.4 см. В кассете №4 рабочая группа кластеров погружена в зону до отметки 177 см. Реперное решение было получено из потвэльного 8-ми группового расчета зоны с шагом по высоте 3.54 cм

SVС calculation analysis with different mesh division ways

The result has happened as following: in frame of approximation used 6 trial functions in plane and 2 axial trial functions the deviations of the results of two problems are mainly within the uncertainty concerning to constant and technological uncertainty.

Time expenditures with the method of SVS complex has happened about three orders less versus time expenditures with direct pin-by-pin method.

Расчет SVС по разным сеткам

Результат оказался таков: в приближении, когда использовались 6 пробных функций в плане и 2 аксиальных функции, расхождения результатов в двух задачах оказались в основном в пределах неопределенности, связанной с константной и технологической погрешностями.

Время счета по методу SVS оказалось примерно на три порядка меньше времени счета по прямому потвельному

SVС calculation analysis with different mesh division way (Scheme)

 

Library of few group cell characteristics

Библиотека малогрупповых Характеристик ячеек

Stop

Останов

Calculation of trial functions in assemblies

Расчет Пробных Функций в кассетах

Calculation of the assembly’s characteristics (responsible matrix)

Расчет характеристик кассет (матрицы отклика)

Trial functions store

Запоминание пробных функций

Recalculated temporary library of the cell characteristics

Пересчитываемая библиотека характеристик кассет

Full core calculation analysis

Расчет Активной зоны

Receipt of amplitudes of the trial functions

Получение амплитуд пробных функций

Reproduction of intra assemblies distributions

Восстановление внутрикассетных распределений

Checking of coincidence

Проверка сходимости итераций

The feedbacks

Обратные связи

Расчет SVС по разным сеткам(Схема)

SVS-Kr module

This module is capable to carry out the permanent calculation analysis with SVC code using necessary information obtained with KRUIZ system. (Inherent Reactor Control System).

Модуль подходит для перманентного расчета по SVC с использованием необходимой информации, получаемой от системы ВРК КРУИЗ.

Complex SVSComplex SVS

This work has been supported SNIIATOM ltd

Authors would like to thank Russian Fundamental Research Foundation

for partly financial support this work too.

SVS complex

SVL SVC Feedbacks SVL SVC Feedbacks