![\"\"](\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/neutronics_title.png\")
<\/p>\n<\/p>\n
<\/p>\n
El Barcelona Supercomputing Centre \u2013 Centre Nacional de Supercomputaci\u00f3 (BSC, https:\/\/www.bsc.es\/es) coordina FusionCAT, una iniciativa que reuneix set institucions catalanes per col\u00b7laborar en el camp de la investigaci\u00f3 i el desenvolupament de tecnologies d’energia de fusi\u00f3. El BSC tamb\u00e9 participa en els tres projectes t\u00e8cnics de la iniciativa: Projecte 1 \u201cCap al modelatge integrat complet d’un reactor de fusi\u00f3\u201d, Projecte 2 \u201cNeutr\u00f3nica, producci\u00f3 de Triti i cicle operacional del combustible\u201d i Projecte 3 \u201cEstudi del reactor de fusi\u00f3\u201d. Aquest article es centra en el modelat neutr\u00f2nic en el marc del Projecte 2.<\/p>\n
Els futurs reactors de fusi\u00f3 per a la producci\u00f3 d\u2019energia, com DEMO, es basen en la producci\u00f3 massiva de neutrons del plasma. Aix\u00f2 inclou el seu impacte i efectes en el mantell f\u00e8rtil per multiplicar la producci\u00f3 de neutrons i sostenir aix\u00ed el cicle del combustible. Per aconseguir una producci\u00f3 energ\u00e8tica eficient cal entendre i optimitzar el cicle del combustible, per aquest motiu el segon projecte dins de FusionCAT est\u00e0 orientat a l’an\u00e0lisi de la interacci\u00f3 entre els neutrons i els components del reactor. En aquest projecte, la primera tasca involucra el desenvolupament d’un model determinista de transport de neutrons d’alta fidelitat anomenat NEUTRO.<\/p>\n
El model es basa en l’equaci\u00f3 estacion\u00e0ria de transport de Boltzmann que considera l’energia de la part\u00edcula, el seu angle s\u00f2lid (direcci\u00f3 de despla\u00e7ament) i la posici\u00f3, el flux (que dep\u00e8n de la posici\u00f3, l’angle s\u00f2lid i l’energia), i les seccions eficaces macrosc\u00f2piques totals de captura i dispersi\u00f3 el\u00e0stica. El domini espacial es discretitza fent servir el m\u00e8tode d’elements finits. Aquesta decisi\u00f3 va permetre que NEUTRO es desenvolup\u00e9s dins d’Alya, un sistema paral\u00b7lel multif\u00edsic d’elements finits creat a BSC (https:\/\/www.bsc.es\/es\/research-development\/research-areas\/engineering-simulations\/alya-high- performance-computational<\/a>). Alya est\u00e0 dissenyat per resoldre diferents fen\u00f2mens f\u00edsics de forma acoblada a supercomputadors a gran escala, aconseguint alts est\u00e0ndards de paral\u00b7lelisme i escalabilitat amb models f\u00edsics codificats i compilats de forma independent en m\u00f2duls separats.<\/p>\n L’aproximaci\u00f3 multigrup es fa servir per discretitzar l’espectre d’energia. Es divideix en un nombre donat d’intervals, cadascun dels quals es considera que t\u00e9 una energia mitjana i una secci\u00f3 efica\u00e7 constant dins el rang cobert pel grup. L’espai de fase tamb\u00e9 s’ha de discretitzar per tenir un nombre finit d’adreces on les part\u00edcules es poden despla\u00e7ar. Aix\u00f2 s’aconsegueix amb el M\u00e8tode de les Ordenades Discretes o Sn, definint un conjunt d’adreces, cadascuna amb un pes relatiu sobre una porci\u00f3 angular que es pot representar com a punts en una esfera de r\u00e0dio unitari. Finalment, l’anisotropia del material del medi de dispersi\u00f3 es considera utilitzant expressions per als harm\u00f2nics esf\u00e8rics amb base real. Actualment, el model pot considerar condicions de contorn de buit (els neutrons escapen del material), de superf\u00edcie reflectant (els neutrons es reflecteixen especularment en la direcci\u00f3 disponible m\u00e9s propera) i de font (s’aplica una font de neutrons isotr\u00f2pica al contorn). El domini pot estar format per m\u00faltiples materials compostos per diversos constituents cadascun.<\/p>\n <\/p>\n Figura 1.<\/strong> Esquerra: aproximaci\u00f3 multigrup de la secci\u00f3 efica\u00e7 total macrosc\u00f2pica per a alumini 27. Dreta: exemple del m\u00e8tode d’ordenades discretes.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Les dades d’entrada necess\u00e0ries per a cada simulaci\u00f3 de NEUTRO (per exemple, les seccions eficaces de captura i dispersi\u00f3 el\u00e0stica) es construeixen a partir de fitxers de dades nuclears avaluades (ENDF, per la seva sigla en angl\u00e8s) disponibles p\u00fablicament utilitzant el programari de codi obert NJOY (http:\/\/www.njoy21.io<\/a>). Les darreres validacions de NEUTRO es van fer seleccionant alguns casos de SINBAD (Shielding Integral Benchmark Archive Database), un projecte conjunt del Banc de Dades de l’OCDE\/NEA (Organization for Economic Cooperation and Development, Nuclear Energy Agency Data Bank) i ORNL\/RSICC (Oak Ridge National Laboratory, Radiation Safety Information Computational Centre). El seu objectiu principal era establir una base de dades que contingu\u00e9s conjunts de dades de dosimetria i blindatge contra la radiaci\u00f3 relatives a experiments rellevants per al blindatge de reactors, la neutr\u00f2nica de mantells f\u00e8rtils de fusi\u00f3 i el blindatge d’acceleradors. Els assajos escollits van utilitzar esferes buides de diverses mides i diferents materials, amb una font de neutrons de Deuteri-Tritio (DT) al centre, estudiant l’espectre d’escapament de neutrons a la superf\u00edcie exterior de l’esfera. Es van realitzar simulacions tant en capes 2D com en estrats i esferes 3D per ferro, n\u00edquel, alumini, tungst\u00e8, mangan\u00e8s i silici, entre d’altres. Els resultats d’espectres d’escapament calculats amb NEUTRO tenen un bon acord amb els resultats experimentals, encara que hi ha algunes desviacions. Es va publicar part dels resultats obtinguts en un article a la revista Fusion Engineering and Design el 2021 (https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.fusengdes.2021.112497<\/a>).<\/p>\n <\/p>\n Figura 2.<\/strong> Resultats de NEUTRO per a l’espectre d’escapament comparats amb mesuraments experimentals de SINBAD. Esquerra: estrat 3D de mangan\u00e8s. Dreta: estrat 3D de silici.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Actualment s’est\u00e0 treballant en ajustaments i millores de NEUTRO per realitzar noves validacions de la variaci\u00f3 del flux de neutrons a trav\u00e9s de l’espessor dels dominis a m\u00e9s d’incloure la possibilitat de calcular la producci\u00f3 de calor i triti provocada per la interacci\u00f3 dels neutrons amb els materials a la primera paret d’un reactor i els mantells f\u00e8rtils. Aquestes validacions inclouen comparar els nostres resultats amb els obtinguts per altres codis, com el codi Monte Carlo MCNP. A m\u00e9s, tot i que NEUTRO forma part d’Alya, es requereix treball addicional per acoblar-lo a altres m\u00f2duls d’Alya, com el de termohidr\u00e0ulica.<\/p>\n El projecte FusionCAT amb n\u00famero d’expedient 001-P-001722 ha estat cofinan\u00e7at en un 50% amb 1.960.963,66\u20ac pel Fons Europeu de Desenvolupament Regional de la Uni\u00f3 Europea en el marc del Programa Operatiu FEDER de Catalunya 2014-2020, amb el suport de la Generalitat de Catalunya.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El Barcelona Supercomputing Centre \u2013 Centre Nacional de Supercomputaci\u00f3 (BSC, https:\/\/www.bsc.es\/es) coordina FusionCAT, […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3697,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[44],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3705"}],"collection":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3705"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3705\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3708,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3705\/revisions\/3708"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3697"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3705"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3705"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3705"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"Figure](\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/figure1.png\")
![\"Figure](\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/figure2.png\")