Neutronien lukumäärän laskeminen pistekinetiikan yhtälöillä kahdeksan- ja kuuden viivästyneiden neutronien ryhmän malleilla sekä Serpent 2 -reaktorifysiikkakoodilla

Abstract

Tässä kandidaatintyössä lasketaan neutronien lukumäärää ajan funktiona pistekinetiikan yhtälöillä sekä Serpent 2 -reaktorifysiikkakoodilla. Laskenta tehdään kolmella eri reaktiivisuuden arvolla. Työssä vertaillaan kuuden ja kahdeksan viivästyneiden neutronien ryhmän malleja toisiinsa.

Neutronien lukumäärä lasketaan pistekinetiikan yhtälöillä kuuden ja kahdeksan viivästyneiden neutronien ryhmän malleilla. Ensin ratkaistaan Nordheimin yhtälön juuret, joiden avulla neutronien lukumäärä voidaan laskea neutronien lukumäärän yhtälöstä. Serpent 2:lla laskettaessa tehdään ensin kriittisyyslähdesimulaatio, jonka avulla voidaan tehdä aikariippuvainen laskenta. Serpent 2:lla neutronien lukumäärä lasketaan JEFF-3.2 ja ENDF/B-VII.1 -ydindatakirjastoilla.

Pienellä positiivisella reaktiivisuudella neutronien lukumäärä kasvaa kerkeän hypyn jälkeen eksponentiaalisesti. Negatiivisella reaktiivisuudella kerkeä hyppy on alaspäin, jonka jälkeen neutronien lukumäärä laskee eksponentiaalisesti. Reaktorin ollessa kerkeästi ylikriittinen neutronien lukumäärä kasvaa hallitsemattomasti. JEFF-3.2 -ydindatakirjastoa käytettäessä Serpent 2:n ja pistekinetiikan yhtälöiden tulokset vastaavat toisiaan paremmin kuin ENDF/B-VII.1 -ydindatakirjastoa käytettäessä, joten kahdeksan viivästyneiden neutronien ryhmän mallilla saadaan parempia tuloksia kuin kuuden viivästyneiden neutronien ryhmän mallilla.

In this Bachelor’s thesis the number of neutrons is calculated as a function of time using the point kinetics equations and the Serpent 2 reactor physics code. The calculation is done with three different reactivity values. The thesis compares the models of six and eight groups of delayed neutrons.

The number of neutrons is calculated using point kinetic equations with models of six and eight delayed neutron groups. First, the roots of the Nordheim equation are solved, which allows us to calculate the number of neutrons from the equation for the number of neutrons. In the Serpent 2, a criticality source simulation is performed first, which allows time-dependent calculations to be made. In the Serpent 2, the number of neutrons is calculated using the JEFF-3.2 and ENDF/B-VII.1 nuclear data libraries.

With a small positive reactivity, the number of neutrons increases exponentially after a prompt jump. With negative reactivity, there is a prompt jump downwards, after which the number of neutrons decreases exponentially. In a supercritical reactor, neutrons increase uncontrollably. The results of the Serpent 2 and point kinetics equations were more consistent when the JEFF-3.2 nuclear data library was used, in comparison to the ENDF/B-VII.1 nuclear data library. Consequently, the eight delayed neutron group model gives better results than the six delayed neutron group model.