Digitoday

Valikko

VTT soveltaa Monte Carlo -menetelmää ydinreaktorin mallinnukseen

VTT:n tutkija Jaakko Leppänen on väitöstutkimuksessaan kehittänyt laskentakoodin ydinreaktoreiden neutronifysiikan mallinnukseen. Leppäsen tutkimuksessaan käyttämää niin kutsuttua Monte Carlo -menetelmää ei VTT:n mukaan ole aikaisemmin laajasti sovellettu kolmiulotteisten reaktorisimulaattorikoodien syöttöparametrien tuottamiseen.


Monte Carlo -menetelmä on jo vuosikymmeniä ollut neutronien kulkeutumisen mallintamiseen käytettävä perustyökalu ydintekniikassa. Sen käyttöä on rajoittanut lähinnä tietokoneiden laskentakapasiteetti. Leppäsen väitöstutkimuksessa (pdf) menetelmän käyttöä laajennetaan uusiin sovelluskohteisiin, kun sillä lasketaan kolmiulotteisten reaktorisimulaattorikoodien syöttöparametreja.

Ydinreaktorin toiminnan mallintaminen on monimutkainen fysikaalinen tehtävä, joka yhdistää neutronien vuorovaikutusten fysiikan jäähdytteen virtaukseen ja polttoaineen mekaaniseen käyttäytymiseen. Ilmiöiden monimutkaisuuden takia reaktoria ei voida suoraan kuvata yhtenä kokonaisuutena, vaan ongelmaa on lähestyttävä vaiheittain. Kuvaus etenee yksittäisten neutronien vuorovaikutuksista lähtien aina reaktorin kokonaiskäyttäytymiseen saakka.

Laskennan keskimmäisessä vaiheessa reaktorin polttoainetta mallinnetaan yksittäisten polttoainenippujen tasolla. Laskennan tuloksena saadaan syöttöparametrit seuraavassa vaiheessa käytettäville kokosydänmalleille.

Monikäyttökoodi

Nykyisin tuotantokäytössä olevat deterministiset polttoainenippukoodit on melko pitkälle räätälöity kevytvesireaktoritekniikan tarpeisiin. Uusien reaktori- ja polttoainetyyppien mallinnus vaatii kehitystä myös laskentamenetelmissä. VTT:n mukaan uusi laskentakoodi mahdollistaa suoraan entistä monimutkaisempien polttoainegeometrioiden tarkan kuvaamisen, sillä Monte Carlo -laskennan etuina ovat menetelmän tarkkuus ja monipuolisuus.

Samaa laskentakoodia voidaan käyttää nykyisten kevytvesireaktoripolttoaineiden lisäksi periaatteessa minkä tahansa polttoaine- tai reaktorityypin mallinnukseen menetelmän luotettavuuden siitä kärsimättä. Monte Carlo -menetelmään siirtyminen on myös osa reaktorifysiikan luonnollista kehitystä, mikä on tullut mahdolliseksi tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvun myötä.

VTT:ssä kehitettyä laskentakoodia käytetään aluksi tutkimustyökaluna nykyisten polttoainenippukoodien rinnalla. Kahden eri laskentamenetelmään perustuvan koodin rinnakkainen käyttö tuo lisää luotettavuutta polttoaineen käytön suunnitteluun ja turvallisuusanalyyseihin. Uutta koodia voidaan käyttää myös tulevaisuuden reaktorityyppien tutkimuksessa tehtäviin, joihin nykyiset polttoainenippukoodit eivät sellaisenaan sovellu.

Tutkija Jaakko Leppänen väittelee TKK:ssa maanantaina aiheenaan Development of a New Monte Carlo Reactor Physics Code.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Kirje viipyi yli viikon postissa – Eero, 32, ei päässyt omaan ylennystilaisuuteensa

    2. 2

      Saara Aalto ja puoliso Meri saivat X Factor -tuotannolta harvinaisen poikkeusluvan – ”Ovat vanhempia kuin muut”

    3. 3

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    4. 4

      Ystävä petti legendaarisen Sergei Fedorovin – Venäjän supertähti menetti NHL:ssä tienaamansa miljoonat

    5. 5

      Filippiiniläinen pikaruokalatyöntekijä on kuuluisan kaunottaren kaksoisolento – salaa napatusta kuvasta tuli nettihitti, jopa itse näyttelijä huomioi

    6. 6

      EU haluaa kieltää reserviläisten kiväärit – ”He eivät ymmärrä Suomen systeemiä”

    7. 7

      Dopingista kärynnyt Sundby Venäjän skandaalista – ”Näillä asioilla aika iso ero”

    8. 8

      Teloituksessa kammottava käänne Alabamassa – teloitettava avasi silmänsä ja haukkoi henkeään

    9. 9

      Tutkijoiden järisyttävä löytö: yksi proteiini voi auttaa ylipainosta ja diabeteksesta kärsiviä

    10. 10

      Myrkyttääkö narsisti elämääsi? 7 varoitusmerkkiä

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Äidin tekemä Excel-taulukko paljasti kylmän totuuden Nikon tilanteesta – näin poika kuittasi 50 000 € velat

    2. 2

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    3. 3

      Juho muutti Espanjaan – kämppä on kylmä ja kallis, eikä ilman villasukkia pärjää: ”Välillä pyyhkäisen hometta seinistä”

    4. 4

      Vuosaaren paloasunnossa ei ollut palovaroitinta – äiti ja lapset kuolivat, perheen isä kuuli suruviestin töissä

    5. 5

      Myrkyttääkö narsisti elämääsi? 7 varoitusmerkkiä

    6. 6

      Suuri lihapullatesti oli yhden pienen pyörykän ylivoimaa – ”Heittämällä paras”

    7. 7

      Psykoosiin ajautunut Kanye West palasi julkisuuteen muuttuneena – ensimmäinen kuva räppäristä poistettiin Instagramista nopeasti

    8. 8

      X Factor -finaalin kappaleet julki – Saara Aalto esittää 80-luvun jättihitin

    9. 9

      Sisäpiirin paljastus: Saara Aallolle maksetaan Lontoossa kaikki, Meri-rakas ja ystävät sinnittelevät – ”Hyödynnämme tarjouksia”

    10. 10

      Kuhmossa iso poliisioperaatio – partioita Oulun ja Itä-Suomen poliisista

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Salkkarit-kaunotar rohkeassa kuvassa – rinnat paistavat läpi henkäyksen ohuesta asusta

    3. 3

      WhatsApp katoaa miljoonista puhelimista – katso, onko omasi listalla

    4. 4

      Hänellä oli Linnan juhlien rohkein iltapuku – IS:n lukijat äänestivät illan räväyttävimmän pukeutujan

    5. 5

      Robinin, 18, Linnan juhlat -asussa mukana yksityiskohta, joka jäi monilta huomaamatta – presidentiltä erityinen pyyntö kättelyjonossa

    6. 6

      Tuulenvire paljasti Donald Trumpin omituisen ”asumokan” – netti sekosi lentokentältä napatusta kuvasta

    7. 7

      Todelliset syyt, joiden vuoksi naiset voihkivat seksin aikana

    8. 8

      Raivostunut Matti Nykänen perui keikkansa Kanarialla – ravintola joutui maksumieheksi: ”V**ut minä mitään keikkaa vedä”

    9. 9

      Linnan jatkoilla nousi hässäkkä – Heikki Lampela ja Hanna Kärpänen sisään vahvassa juhlatunnelmassa: ”Haluan seikkailuja”

    10. 10

      Matti Vanhasen tyrmäävä naisystävä Heidi säväytti Linnassa – sahaperijättären mekko paljasti dekolteen

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Kirje viipyi yli viikon postissa – Eero, 32, ei päässyt omaan ylennystilaisuuteensa

    2. 2

      Saara Aalto ja puoliso Meri saivat X Factor -tuotannolta harvinaisen poikkeusluvan – ”Ovat vanhempia kuin muut”

    3. 3

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    4. 4

      Ystävä petti legendaarisen Sergei Fedorovin – Venäjän supertähti menetti NHL:ssä tienaamansa miljoonat

    5. 5

      Filippiiniläinen pikaruokalatyöntekijä on kuuluisan kaunottaren kaksoisolento – salaa napatusta kuvasta tuli nettihitti, jopa itse näyttelijä huomioi

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Äidin tekemä Excel-taulukko paljasti kylmän totuuden Nikon tilanteesta – näin poika kuittasi 50 000 € velat

    2. 2

      Italialaisen mallikaunottaren, 42, härski alastonkuva kauhistuttaa faneja – pani isäpuolensa ja näyttelijä-äitinsä ikuistamaan itsensä jooga-asennossa

    3. 3

      Juho muutti Espanjaan – kämppä on kylmä ja kallis, eikä ilman villasukkia pärjää: ”Välillä pyyhkäisen hometta seinistä”

    4. 4

      Vuosaaren paloasunnossa ei ollut palovaroitinta – äiti ja lapset kuolivat, perheen isä kuuli suruviestin töissä

    5. 5

      Myrkyttääkö narsisti elämääsi? 7 varoitusmerkkiä

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Tällainen tausta Imatran epäillyllä 23-vuotiaalla kolmoismurhaajalla on

    2. 2

      Salkkarit-kaunotar rohkeassa kuvassa – rinnat paistavat läpi henkäyksen ohuesta asusta

    3. 3

      WhatsApp katoaa miljoonista puhelimista – katso, onko omasi listalla

    4. 4

      Hänellä oli Linnan juhlien rohkein iltapuku – IS:n lukijat äänestivät illan räväyttävimmän pukeutujan

    5. 5

      Robinin, 18, Linnan juhlat -asussa mukana yksityiskohta, joka jäi monilta huomaamatta – presidentiltä erityinen pyyntö kättelyjonossa

    6. Näytä lisää