2. Tính toán tới hạn sử dụng chƣơng trình MCNP 5.0
2.2.Mô phỏng hình học không gian ba chiều lò PWR
Trong file input cho chƣơng trình mô phỏng MCNP, việc khai báo hình học của hệ là rất quan trọng. Để mô phỏng và tính toán tới hạn cho lò phản ứng hạt nhân nƣớc áp lực Tomari, chúng ta cần nghiên cứu cách thức để mô phỏng một cách chính xác nhất cấu trúc của vùng hoạt lò phản ứng bao gồm việc khai báo mô phỏng hình học các thanh nhiên liệu, thanh điều khiển, các bó nhiên liệu và điền đầy các bó nhiên liệu vào trong vùng hoạt lò phản ứng.
Trong vùng hoạt lò phản ứng có tới hàng trăm bó nhiên liệu, mỗi bó chứa rất nhiều thanh nhiên liệu và các thanh điều khiển, chúng ta không thể khai báo từng thanh riêng rẽ, điều này sẽ làm cho file input trở nên đồ sộ và không thể nào xử lý đƣợc. Chính vì vậy, việc tìm hiểu cách thức tạo vòng lặp và không gian trong MCNP là một trong các vấn đề quan trọng nhất. Để thực hiện đƣợc điều này, chúng ta cần tìm hiểu về:
a. Lệnh lặp (like but)
Lệnh lặp like đƣợc sử dụng để lặp lại một hình học nhiều lần mà không cần khai báo thêm các mặt không cần thiết dẫn tới làm phức tạp thêm hình học và giảm nhẹ việc khai báo cho ngƣời sử dụng.
55
like n but
Trong đó
n: Số ký hiệu của cell cần lặp lại
Ta có thể sử dụng rất nhiều đại lƣợng khác sau “but” ví dụ nhƣ vật liệu Mat, hay không gian U... Ví dụ: 3 like 2 but trcl=4 có nghĩa là cell 3 đƣợc lặp giống cell 2 nhƣng dịch chuyển hệ tọa độ theo chuyển đổi số 4. Tuy nhiên , khi mô phỏng lò vùng hoạt lò phản ứng hạt nhân thì chỉ sử dụng lệnh lặp là không đủ bởi lệnh lặp like không làm giảm đi khối lƣợng tính toán hay số dòng lệnh mà ngƣời sử dụng cần khai báo. Do vậy, chúng ta phải sử dụng lệnh lặp kết hợp với lệnh chia lƣới một cách phù hợp nhất.
b. Lệnh chia lƣới (Lattice)
Lệnh chia lƣới đƣợc dùng trong trƣờng hợp cần lặp một hình học giống nhau rất nhiều lần và đƣợc ứng dụng trong khai báo một cùng hoạt lò phản ứng với nhiều cell vật liệu đƣợc lặp lại rất nhiều lần. Nếu ta sử dụng cấu trúc lặp hình học thì chƣơng trình cồng kềnh và chạy chậm.
Cấu trúc hình học lƣới có dạng:
S1 S2 S3… “LAT card” “U card” “FILL card”
S1 S2 S3: là các mặt tạo thành cell, mỗi cell này nằm trong một lƣới.
Thẻ LAT (LAT card ) là thẻ chia lƣới, nó xác định lƣới cần chia có hình dạng nào;
Nếu LAT=1 thì lƣới đƣợc chia có dạng lƣới vuông. Nếu LAT=2 thì lƣới đƣợc chia có dạng lƣới lục giác.
U card : xác định cell nhỏ bên trong tạo thành từ các mặt S1, S2 , S3 đƣợc điền vào cell cần chia lƣới. Cell cần đƣợc chia lƣới phải đƣợc khai báo là nó đƣợc điền đầy bằng cái gì. Thẻ FILL trong cell cần đƣợc chia lƣới sẽ chỉ ra điều này.
Thẻ FILL: xác định có bao nhiêu mắt lƣới đƣợc chia, đƣợc chia theo các chiều x, y, z nhƣ thế nào và vị trí tại mỗi lƣới đƣợc điền bằng các u (lệnh không gian - universe) nào.
56
c. Lệnh không gian (Universe)
Mỗi không gian có thể là một lƣới (lattice) hoặc một nhóm các khối (cell) thông thƣờng. Một số khác 0 đƣợc đặt vào thẻ ô chính là tên của không gian chứa các cell đó. Nếu không có lệnh Universe hoặc u=0 thì các cell đó sẽ không thuộc bất kỳ không gian nào. Các cell thuộc một không gian có thể là hữu hạn hoặc vô hạn tùy ý nhƣng chúng phải đƣợc điền đầy trong các cell mà đƣợc điền vào trong không gian Universe tƣơng ứng.
Mối liên hệ giữa cell đƣợc điền đầy(filled cell) và không gian đang điền đầy (filling universe) là các cell đƣợc hiểu nhƣ “một cửa sổ” đặt trên một bức tƣờng cung cấp cho ta tầm nhìn ra ngoài không gian. Các cửa sổ này nhƣ một tầng thứ hai của một cell khác trong không gian điền đầy. Mỗi cell trong một không gian có thể đƣợc điền đầy trong không gian của một cell khác giống nhƣ ta tạo thêm một tầng kê tiếp. Lệnh không gian có thể áp dụng rất thuận tiện trong việc mô phỏng ma trận nhiên liệu của lò PWR. Các thanh nhiên liệu đƣợc điền đầy trong ma trận bó nhiên liệu; đồng thời, các bó nhiên liệu đƣợc điền đầy trong ma trận không gian vùng hoạt lò phản ứng.