Il sistema SCALE (RSICC, 2006), preso a riferimento come schema generale per il presente studio, è stato sviluppato, a partire dalla metà degli anni ’60, per la Nuclear Regulatory Commission presso l’Oak Ridge National Laboratory, riguardo alla necessità di avere una metodologia standardizzata per la progettazione dei contenitori di sicurezza del combustibile irraggiato. Pur essendo nato come codice per il calcolo di schermature, con il tempo è stato ampliato e corredato di moduli funzionali capaci di eseguire anche analisi di criticità. SCALE è dunque un sistema modulare in cui determinati moduli, detti funzionali, vengono richiamati nella sequenza riportata nell’input ed eseguono il calcolo richiesto. Uno di questi moduli è appunto il NITAWL-II. Le principali funzioni di questo modulo sono due: - calcolo delle risonanze attraverso il metodo dell’integrale di Nordheim; - conversione di una libreria master, in formato AMPX, in una libreria di lavoro (working), ancora nello stesso formato, ma capace di essere letta da eventuali moduli successivi. Per come è stato implementata, la trattazione delle risonanze mediante il metodo di Nordheim, consente la risoluzione dell’equazione del rallentamento in una regione contenente il nuclide assorbitore più due eventuali moderatori interni. Tale regione ancora una volta deve essere monodimensionale ovvero in geometria sferica, cilindrica o a slab, circondata da un mezzo moderante in cui si assume che il flusso abbia il valore asintotico. Attraverso un opportuno fattore di Dancoff si può tenere conto anche in questo caso dell’eventuale presenza di ulteriori regioni assorbenti. Tale fattore, tuttavia, non è calcolato direttamente dal codice bensì deve essere introdotto dall’utente nel set di informazioni che descrivono il calcolo di risonanza stesso. L’allargamento Doppler delle sezioni d’urto di cattura, fissione e scattering è effettuato tramite l’impiego di una opportuna tabulazione delle funzioni Psi e Csi di Doppler. L’applicazione di questo metodo coinvolge tuttavia due approssimazione non indifferenti: - ciascun nuclide, per il quale debba essere effettuato il calcolo di risonanza, viene trattato senza considerare in alcun modo le risonanze degli altri nuclidi coinvolti nello stesso calcolo, ovvero non è ammessa, in nessun caso, la possibilità di sovrapposizione delle risonanze tra i diversi nuclidi considerati, in pratica è come se ciascun nuclide non risentisse della depressione del flusso conseguente all’assorbimento delle risonanze degli ulteriori nuclidi che insieme ad esso compongono l’assorbitore; - il flusso neutronico è considerato spazialmente uniforme sia nel moderatore che nell’assorbitore, si adotta dunque una risoluzione del tipo due regioni e due zone. Si è sentita così l’esigenza, alla luce anche di alcuni problemi di calcolo mostrati dalla sequenza SCALE per reticoli contenenti percentuali non trascurabili di plutonio(D'Agata, 1997/1998), di realizzare un modulo, completamente indipendente ed originale, che consentisse la risoluzione dell’equazione del rallentamento nel campo delle risonanze epitermiche senza coinvolgere tutte le approssimazioni adesso osservate.

HERA (Heterogeneous Epithermal Resonance Absorption): un modello per il calcolo delle pin cells.

GIUSTI, VALERIO
2009

Abstract

Il sistema SCALE (RSICC, 2006), preso a riferimento come schema generale per il presente studio, è stato sviluppato, a partire dalla metà degli anni ’60, per la Nuclear Regulatory Commission presso l’Oak Ridge National Laboratory, riguardo alla necessità di avere una metodologia standardizzata per la progettazione dei contenitori di sicurezza del combustibile irraggiato. Pur essendo nato come codice per il calcolo di schermature, con il tempo è stato ampliato e corredato di moduli funzionali capaci di eseguire anche analisi di criticità. SCALE è dunque un sistema modulare in cui determinati moduli, detti funzionali, vengono richiamati nella sequenza riportata nell’input ed eseguono il calcolo richiesto. Uno di questi moduli è appunto il NITAWL-II. Le principali funzioni di questo modulo sono due: - calcolo delle risonanze attraverso il metodo dell’integrale di Nordheim; - conversione di una libreria master, in formato AMPX, in una libreria di lavoro (working), ancora nello stesso formato, ma capace di essere letta da eventuali moduli successivi. Per come è stato implementata, la trattazione delle risonanze mediante il metodo di Nordheim, consente la risoluzione dell’equazione del rallentamento in una regione contenente il nuclide assorbitore più due eventuali moderatori interni. Tale regione ancora una volta deve essere monodimensionale ovvero in geometria sferica, cilindrica o a slab, circondata da un mezzo moderante in cui si assume che il flusso abbia il valore asintotico. Attraverso un opportuno fattore di Dancoff si può tenere conto anche in questo caso dell’eventuale presenza di ulteriori regioni assorbenti. Tale fattore, tuttavia, non è calcolato direttamente dal codice bensì deve essere introdotto dall’utente nel set di informazioni che descrivono il calcolo di risonanza stesso. L’allargamento Doppler delle sezioni d’urto di cattura, fissione e scattering è effettuato tramite l’impiego di una opportuna tabulazione delle funzioni Psi e Csi di Doppler. L’applicazione di questo metodo coinvolge tuttavia due approssimazione non indifferenti: - ciascun nuclide, per il quale debba essere effettuato il calcolo di risonanza, viene trattato senza considerare in alcun modo le risonanze degli altri nuclidi coinvolti nello stesso calcolo, ovvero non è ammessa, in nessun caso, la possibilità di sovrapposizione delle risonanze tra i diversi nuclidi considerati, in pratica è come se ciascun nuclide non risentisse della depressione del flusso conseguente all’assorbimento delle risonanze degli ulteriori nuclidi che insieme ad esso compongono l’assorbitore; - il flusso neutronico è considerato spazialmente uniforme sia nel moderatore che nell’assorbitore, si adotta dunque una risoluzione del tipo due regioni e due zone. Si è sentita così l’esigenza, alla luce anche di alcuni problemi di calcolo mostrati dalla sequenza SCALE per reticoli contenenti percentuali non trascurabili di plutonio(D'Agata, 1997/1998), di realizzare un modulo, completamente indipendente ed originale, che consentisse la risoluzione dell’equazione del rallentamento nel campo delle risonanze epitermiche senza coinvolgere tutte le approssimazioni adesso osservate.
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