This thesis investigates Monte Carlo methods applied to criticality and time-dependent problems in reactor physics. Due to their accuracy and flexibility, Monte Carlo methods are considered as a “gold standard” in reactor physics calculations. However, the benefits come at a significant computing cost. Despite the continuous rise in easily accessible computing power, a brute-force Monte Carlo calculation of some problems is still beyond the reach of routine reactor physics analyses. The two papers on which this thesis is based try to address the computing cost issue, by proposing methods for performing Monte Carlo reactor physics calculations more efficiently. The first method addresses the efficiency of the widely-used k-eigenvalue Monte Carlo criticality calculations. It suggests, that the calculation efficiency can be increased through a gradual increase of the neutron population size simulated during each criticality cycle, and proposes a way to determine the optimal neutron population size. The second method addresses the application of Monte Carlo calculations to reactor transient problems. While reactor transient calculations can, in principle, be performed using only Monte Carlo methods, such calculations take multiple thousands of CPU hours for calculating several seconds of a transient. The proposed method offers a middle-ground approach, using a hybrid stochastic-deterministic scheme based on the response matrix formalism. Previously, the response matrix formalism was mainly considered for steady-state problems, with limited application to time-dependent problems. This thesis proposes a novel way of using information from Monte Carlo criticality calculations for solving time-dependent problems via the response matrix. / Denna avhandling undersöker Monte Carlo-metoder som används för kritikalitets- och tidsberoende problem i reaktorfysik. På grund av deras noggrannhet och flexibilitet betraktas Monte Carlo-metoder som en ‘gyllene standard’ i reaktorfysikberäkningar. Fördelarna kommer dock till priset av betydande datorkostnad. Trots den kontinuerliga ökningen av lättillgänglig datorkraft är en råstyrka Monte Carlo-beräkningar av vissa problem fortfarande utanför räckvidden för reaktorfysikaliska rutinanalyser. De två artiklarna som denna avhandling bygger på försöker ta itu med beräkningskostnadsproblemet genom att föreslå metoder för att utföra Monte Carlo-reaktorfysikberäkningar mer effektivt. Den första metoden behandlar effektiviteten för de vitt använda beräkningarna av k-egenvärdet med Monte Carlo. Den antyder att beräkningseffektiviteten kan ökas genom en gradvis ökning av neutronpopulationens storlek som simuleras under varje kritikalitetscykel, och föreslår ett sätt att bestämma den optimala neutronpopulationens storlek. Den andra metoden behandlar tillämpningen av Monte Carlo-beräkningar för reaktortransienter. Medan beräkningar av reaktortransienter i princip kan utföras uteslutande med Monte Carlo-metoder, tar sådana beräkningar flera tusentals CPU-timmar för att beräkna flera sekunder av en transient. Den föreslagna metoden erbjuder en medelväg, med användning av ett stokastiskt-deterministiskt hybridschema baserat på responsmatrisformalismen. Tidigare har responsmatrisformalismen huvudsakligen beaktats för tidsoberoende problem, med begränsad tillämpning på tidsberoende problem. Denna avhandling föreslår ett nytt sätt att använda information från Monte Carlo-kritikalitetsberäkningar för att lösa tidsberoende problem via responsmatrisen. / <p>Examinator: Professor Pär Olsson</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-263412 |
| Date | January 2019 |
| Creators | Ignas, Mickus |
| Publisher | KTH, Kärnenergiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-FOU ; 54 |
Page generated in 0.0018 seconds