flag فارسی flag English
ورود عضویت

نقش حیاتی کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای در شبیه‌سازی رآکتور با کد ORIGEN 2

  • صفحه اول
  • نقش حیاتی کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای در شبیه‌سازی رآکتور با کد ORIGEN 2
image

نقش حیاتی کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای در شبیه‌سازی رآکتور با کد ORIGEN 2

کد هسته‌ای Origen  

نقش حیافی کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای در شبیه‌سازی رآکتور با کد ORIGEN 2

کد ORIGEN 2 به عنوان یک ابزار استاندارد برای محاسبه تولید و سوختن ایزوتوپ‌ها در رآکتورهای هسته‌ای تثبیت شده است. موفقیت این کد کاملاً وابسته به دقت و کامل بودن کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای آن است. این مقاله بررسی جامعی از کتابخانه‌های ORIGEN 2، اهمیت فوق‌العاده آنها در شبیه‌سازی، زمینه مناسب برای استفاده از آنها و روششناسی صحیح پیاده‌سازی آنها ارائه می‌دهد.

فهرست مطالب

  1. مقدمه‌ای بر اهمیت کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای

  2. دسته‌بندی کتابخانه‌های ORIGEN 2 و اهمیت خاص آنها

  3. زمان و شرایط استفاده از کتابخانه‌های مختلف

  4. روششناسی صحیح برای وارد کردن کتابخانه‌ها به ORIGEN 2

  5. فهرست جامع کتابخانه‌های ORIGEN 2

  6. نتیجه‌گیری و توصیه‌های عملی

1. مقدمه‌ای بر اهمیت کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای

1.1 نقش حیاتی داده‌های هسته‌ای در شبیه‌سازی
در محاسبات رآکتور هسته‌ای، دقت نتایج مستقیماً به کیفیت داده‌های ورودی بستگی دارد. کتابخانه‌های ORIGEN 2 شامل مجموعه‌ای جامع از پارامترهای فیزیکی هستند، از جمله:

  • مقاطع واکنش نوترونی در انرژی‌های مختلف

  • نیمه‌عمر ایزوتوپ‌های رادیواکتیو

  • محصولات شکافت و برهمکنش‌های هسته‌ای

  • بازده شکافت برای ایزوتوپ‌های مختلف

  • داده‌های زنجیره واپاشی

بدون این مجموعه داده‌ها، شبیه‌سازی رفتار سوخت هسته‌ای در طول زمان غیرممکن خواهد بود.

1.2 چالش‌های تدوین داده‌های هسته‌ای
تدوین داده‌های هسته‌ای دقیق یکی از پیچیده‌ترین مراحل در فیزیک رآکتور است زیرا:

  • مقاطع واکنش نوترونی به طیف انرژی رآکتور و دما وابسته هستند

  • داده‌های واپاشی برای ایزوتوپ‌های ناپایدار نیاز به اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی دقیق دارند

  • محصولات شکافت بسیار متنوع هستند و برهمکنش‌های آنها پیچیده است

  • داده‌ها باید برای شرایط عملیاتی مختلف رآکتور تنظیم شوند

2. دسته‌بندی کتابخانه‌های ORIGEN 2 و اهمیت خاص آنها

2.1 کتابخانه‌های بنیادی: ضرورت مطلق برای شبیه‌سازی

کتابخانه واپاشی (DECAY.LIB)
این کتابخانه قلب تپنده هر شبیه‌سازی ORIGEN 2 است. این کتابخانه شامل:

  • نیمه‌عمر ۱۶۷۱ ایزوتوپ رادیواکتیو

  • انرژی و شدت ذرات ساطع شده در واپاشی‌ها

  • احتمالات واپاشی مختلف برای هر ایزوتوپ

  • محصولات دختر حاصل از واپاشی

بدون این کتابخانه، محاسبات سینتیک واپاشی و انباشت محصولات شکافت غیرممکن است.

کتابخانه مقاطع واکنش حرارتی (THERMAL.LIB)
شامل مقاطع واکنش نوترون حرارتی برای:

  • ایزوتوپ‌های سوخت (اورانیوم، پلوتونیوم)

  • محصولات شکافت سمی

  • مواد ساختاری رآکتور

  • مواد کندساز

2.2 کتابخانه‌های خاص رآکتور: مطابقت با شرایط دنیای واقعی

کتابخانه‌های رآکتور آب تحت فشار (PWR)

  • PWRU.LIB: داده‌های پایه برای سوخت اورانیوم

  • PWRUE.LIB: برای سوخت با سطوح غنای مختلف

  • PWRPUPU.LIB: برای سوخت پلوتونیوم خالص

  • PWRPUU.LIB: برای سوخت مخلوط اورانیوم-پلوتونیوم (MOX)

هر یک از این کتابخانه‌ها برای شرایط عملیاتی خاص PWR بهینه شده‌اند.

کتابخانه‌های رآکتور آب جوش (BWR)

  • BWRU.LIB: داده‌های پایه BWR

  • BWRUS.LIB: برای سوخت مصرف شده

  • BWRPUPU.LIB: برای سوخت پلوتونیوم در BWR

تفاوت‌های اصلی در چگالی نوترون و طیف انرژی است که بین BWR و PWR متفاوت است.

2.3 کتابخانه‌های پیشرفته: برای کاربردهای تخصصی

کتابخانه‌های مولیبدن (سری AMO/EMOP)
این کتابخانه‌ها برای سیستم‌های سوخت پیشرفته حاوی مولیبدن توسعه یافته‌اند:

  • AMO0TTTA.LIB, AMO0TTTC.LIB, AMO0TTTR.LIB: برای سطوح غنای پایه

  • AMOPUUUA.LIB, AMOPUUUC.LIB, AMOPUUUR.LIB: برای سیستم‌های پلوتونیوم-اورانیوم-مولیبدن

پسوندها نوع داده را نشان می‌دهند:

  • A: مقاطع واکنش جذبی

  • C: مقاطع واکنش گیراندازی

  • R: نرخ‌های واکنش

کتابخانه‌های مقطع ترمزی (Bremsstrahlung)

  • GXUO2BRM.LIB: برای دی اکسید اورانیوم

  • GXH2OBRM.LIB: برای آب به عنوان کندساز

  • GXNOBREM.LIB: برای اکسید نیتروژن

این کتابخانه‌ها برای محاسبات دوز پرتویی و محافظ ضروری هستند.

3. زمان و شرایط استفاده از کتابخانه‌های مختلف

3.1 انتخاب کتابخانه بر اساس نوع رآکتور

  • رآکتورهای تحقیقاتی: CRBRA.LIB, CRBRC.LIB

  • رآکتورهای قدرت PWR: خانواده PWR

  • رآکتورهای قدرت BWR: خانواده BWR

  • رآکتورهای CANDU: CANDUNAU.LIB, CANDUSEU.LIB

3.2 انتخاب بر اساس ترکیب سوخت

  • سوخت اورانیوم غنی شده: PWRU.LIB, BWRU.LIB

  • سوخت MOX: PWRPUU.LIB, BWRPUU.LIB

  • سوخت پلوتونیوم: PWRPUPU.LIB

  • سوخت توریم: PWRPUTH.LIB, PWRDU3TH.LIB

3.3 انتخاب بر اساس مرحله سوختن

  • ابتدای عمر (BOL): کتابخانه‌های پایه (PWRU.LIB, BWRU.LIB)

  • سوختن پیشرفته: کتابخانه‌های با سوختن بالا (PWRUS.LIB, BWRUS.LIB)

  • محاسبات پس از پرتودهی: ترکیب با کتابخانه واپاشی

4. روششناسی صحیح برای وارد کردن کتابخانه‌ها به ORIGEN 2

4.1 ساختار استاندارد فراخوانی کتابخانه
در یک فایل بچ ORIGEN 2، کتابخانه‌ها معمولاً به صورت زیر فراخوانی می‌شوند:

batch
copy ..\libs\decay.lib+..\libs\pwru.lib tape9.inp
copy ..\libs\gxuo2brm.lib tape10.inp

4.2 ترتیب صحیح ادغام کتابخانه‌ها
ترتیب ادغام کتابخانه‌ها بسیار مهم است:

  • کتابخانه واپاشی باید همیشه پایه باشد

  • کتابخانه‌های مقطع پایه بر اساس نوع رآکتور

  • کتابخانه‌های تخصصی بر اساس ترکیب سوخت

  • کتابخانه‌های کمکی برای محاسبات خاص

4.3 مدیریت خطاهای رایج

  • خطای "کتابخانه یافت نشد": مسیر فایل‌ها را تأیید کنید

  • خطای "ناسازگاری داده": از سازگاری کتابخانه اطمینان حاصل کنید

  • خطای "فرمت داده": از کتابخانه‌های مناسب نسخه استفاده کنید

5. فهرست جامع کتابخانه‌های ORIGEN 2

5.1 کتابخانه‌های بنیادی و ضروری

  • DECAY.LIB (داده‌های واپاشی)

  • THERMAL.LIB (مقاطع واکنش حرارتی)

  • FFTFC.LIB (مقاطع واکنش نوترون سریع)

5.2 کتابخانه‌های رآکتور آب تحت فشار (PWR)

  • PWRU.LIB (داده‌های پایه اورانیوم)

  • PWRU50.LIB (اورانیوم با سوختن خاص)

  • PWRUE.LIB (اورانیوم غنی شده)

  • PWRUS.LIB (سوخت مصرف شده)

  • PWRPUPU.LIB (پلوتونیوم)

  • PWRPUTH.LIB (پلوتونیوم-توریم)

  • PWRPUU.LIB (پلوتونیوم-اورانیوم)

  • PWRD5D33.LIB, PWRD5D35.LIB (داده‌های سوختن پیشرفته)

  • PWRDU3TH.LIB (اورانیوم-توریم)

5.3 کتابخانه‌های رآکتور آب جوش (BWR)

  • BWRU.LIB (داده‌های پایه)

  • BWRUE.LIB (اورانیوم غنی شده)

  • BWRUS.LIB, BWRUS0.LIB (سوخت مصرف شده)

  • BWRPUPU.LIB (پلوتونیوم)

  • BWRPUU.LIB (پلوتونیوم-اورانیوم)

5.4 کتابخانه‌های رآکتور CANDU

  • CANDUNAU.LIB (اورانیوم طبیعی)

  • CANDUSEU.LIB (اورانیوم کمی غنی شده)

5.5 کتابخانه‌های رآکتور تحقیقاتی

  • CRBRA.LIB, CRBRC.LIB, CRBRI.LIB, CRBRR.LIB

5.6 کتابخانه‌های مولیبدن (سری AMO)

  • AMO0TTTA.LIB, AMO0TTTC.LIB, AMO0TTTR.LIB

  • AMO1TTTA.LIB, AMO1TTTC.LIB, AMO1TTTR.LIB

  • AMO2TTTA.LIB, AMO2TTTC.LIB, AMO2TTTR.LIB

  • AMOPTTTA.LIB, AMOPTTTC.LIB, AMOPTTTR.LIB

  • AMOPUUTA.LIB, AMOPUUTC.LIB, AMOPUUTR.LIB

  • AMOPUUUA.LIB, AMOPUUUC.LIB, AMOPUUUR.LIB

  • AMORUUUA.LIB, AMORUUUC.LIB, AMORUUUR.LIB

  • EMOPUUUA.LIB, EMOPUUUC.LIB, EMOPUUUR.LIB

5.7 کتابخانه‌های مقطع ترمزی

  • GXH2OBRM.LIB (آب)

  • GXNOBREM.LIB (اکسید نیتروژن)

  • GXUO2BRM.LIB (دی اکسید اورانیوم)

6. نتیجه‌گیری و توصیه‌های عملی
کتابخانه‌های ORIGEN 2 ابزارهای قدرتمندی برای شبیه‌سازی دقیق رفتار سوخت هسته‌ای هستند. شبیه‌سازی موفق مستلزم:

  • انتخاب کتابخانه مناسب برای نوع رآکتور و سوخت.

  • ترتیب صحیح توالی فراخوانی کتابخانه‌ها.

  • اعتبارسنجی نتایج با داده‌های تجربی.

  • به روزرسانی مداوم کتابخانه‌ها با داده‌های جدید.

توصیه می‌شود کاربران ORIGEN 2 همیشه با جدیدترین نسخه‌های کتابخانه کار کنند و نتایج خود را به طور مداوم با اندازه‌گیری‌های تجربی مقایسه کنند.

منابع:

  • راهنمای کاربر ORIGEN 2، آزمایشگاه ملی اوک ریج

  • مستندات سیستم کد SCALE

  • کتابخانه‌های داده‌های هسته‌ای ENDF/B

  • خدمات داده‌های هسته‌ای آژانس بین‌المللی انرژی اتمی

قبلی
بعدی

آکادمی پرتویار در سال 1390 با هدف آموزش کد های هسته ای بوجود آمد. با گذر زمان با گسترش زمینه فعالیت خود به حوزه های علوم پایه، امروز بر چهار محور آموزش، مشاوره، انجام پروژه و پشتیبانی فعالیت می کند

روش های ارتباط

لینک های مهم

تمامی حقوق این وب سایت متعلق به آکادمی پرتویار است آکادمی پرتویار