Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas
inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em
engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos
estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o
fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de
espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de
choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio
(condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos.
Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo
incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas.
O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os
problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma
velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente
anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de
valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um
detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo
incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte
interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do
domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da
barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo
emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo
oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da
barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código
computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de
malha grossa spectral Greens function (SGF) para os problemas diretos SN em
geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três
problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de
contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de
partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos
a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos
resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito
nesta tese. / In this work, three techniques for numerically solving one-speed neutral
particle inverse transport problems for nuclear engineering applications are
developed. It is well known that direct steady-state monoenergetic transport problems
are characterized by estimating the flux of particles as a distribution function of space
and direction-of-motion independent variables, when the material parameters (cross
sections), the geometry, and the incoming flux at the boundaries of the domain
(boundary conditions), as well as the interior source distribution are known.
Conversely, inverse problems, in this work, seek for estimates to the incident
boundary flux, or interior source, or void fractions in homogeneous slabs. The
mathematical model used for direct and inverse problems is the time-independent
one-speed slab-geometry transport equation with linearly anisotropic scattering in the
discrete ordinates (SN) formulation. In the boundary-value inverse problems, given
the existing flux at one boundary of the slab, as measured by a neutron detector, for
example, we seek for accurate estimate for the incident flux at the opposite
boundary. On the other hand, in the interior source inverse SN problems, we seek for
accurate estimate for the interior source stored within the slab for shielding purpose,
given the exiting flux at the boundary of the slab. Furthermore, as with the void
fraction inverse SN problems, given the exiting flux at one boundary of the slab due to
prescribed incident flux at the opposite boundary, we seek for accurate estimate of
the void fraction within the slab in the context of non-destructive testing applications
in industry. The computer code developed in this work presents the coarse-mesh
spectral Greens function (SGF) nodal method for direct SN problems in slab
geometry to generate accurate numerical solutions to the three inverse SN problems
described above. For the boundary-value and interior source inverse SN problems,
we use the proportionality property of the leakage of particles; moreover, for the void
fraction inverse SN problems, we offer the technique that we refer to as the physical
bisection method. We present numerical results to illustrate the accuracy of the three
techniques, as described in this dissertation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:UERJ:oai:www.bdtd.uerj.br:2393 |
| Date | 15 January 2012 |
| Creators | Rodrigo Reis Gomes |
| Contributors | Ricardo Carvalho de Barros, Antônio Carlos Marques Alvim, Hermes Alves Filho, José Humberto Zani, Roberto Pinheiro Domingos |
| Publisher | Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, UERJ, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ, instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro, instacron:UERJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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