![\"\"](\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/neutronics_title.png\")
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El Barcelona Supercomputing Centre \u2013 Centro Nacional de Supercomputaci\u00f3n (BSC, https:\/\/www.bsc.es\/es<\/a>) coordina FusionCAT, una iniciativa que re\u00fane a siete instituciones catalanas para colaborar en el campo de la investigaci\u00f3n y el desarrollo de tecnolog\u00edas de energ\u00eda de fusi\u00f3n. El BSC tambi\u00e9n participa en los tres proyectos t\u00e9cnicos de la iniciativa: Proyecto 1<\/strong> \u201cHacia el modelado integrado completo de un reactor de fusi\u00f3n<\/em>\u201d, Proyecto 2<\/strong> \u201cNeutr\u00f3nica, producci\u00f3n de Tritio y ciclo operacional del combustible<\/em>\u201d y Proyecto 3<\/strong> \u201cEstudio del reactor de fusi\u00f3n<\/em>\u201d. El presente art\u00edculo se centra en el modelado neutr\u00f3nico en el marco del Proyecto 2<\/strong>.<\/p>\n Los futuros reactores de fusi\u00f3n para la producci\u00f3n de energ\u00eda, como DEMO, se basan en la producci\u00f3n masiva de neutrones del plasma. Esto incluye su impacto y efectos en el manto f\u00e9rtil para multiplicar la producci\u00f3n de neutrones y sostener as\u00ed el ciclo del combustible. Para conseguir una producci\u00f3n energ\u00e9tica eficiente es necesario entender y optimizar el ciclo del combustible, por lo que el segundo proyecto dentro de FusionCAT est\u00e1 orientado al an\u00e1lisis de la interacci\u00f3n entre los neutrones y los componentes del reactor. En este proyecto, la primera tarea involucra el desarrollo de un modelo determin\u00edstico de transporte de neutrones de alta fidelidad llamado NEUTRO.<\/p>\n El modelo se basa en la ecuaci\u00f3n estacionaria de transporte de Boltzmann que considera la energ\u00eda de la part\u00edcula, su \u00e1ngulo s\u00f3lido (direcci\u00f3n de desplazamiento) y posici\u00f3n, el flujo (que depende de la posici\u00f3n, el \u00e1ngulo s\u00f3lido y la energ\u00eda), y las secciones eficaces macrosc\u00f3picas totales de captura y dispersi\u00f3n el\u00e1stica. El dominio espacial se discretiza utilizando el m\u00e9todo de elementos finitos. Esta decisi\u00f3n permiti\u00f3 que NEUTRO se desarrollara dentro de Alya, un sistema paralelo multif\u00edsico de elementos finitos creado en BSC (https:\/\/www.bsc.es\/es\/research-development\/research-areas\/engineering-simulations\/alya-high-performance-computational<\/a>). Alya est\u00e1 dise\u00f1ado para resolver diferentes fen\u00f3menos f\u00edsicos de forma acoplada en supercomputadoras a gran escala, logrando altos est\u00e1ndares de paralelismo y escalabilidad con modelos f\u00edsicos codificados y compilados de forma independiente en m\u00f3dulos separados.<\/p>\n La aproximaci\u00f3n multigrupo se utiliza para discretizar el espectro de energ\u00eda. Se divide en un n\u00famero dado de intervalos, cada uno de los cuales se considera que tiene una energ\u00eda promedio y una secci\u00f3n eficaz constante dentro del rango cubierto por el grupo. El espacio de fase tambi\u00e9n debe discretizarse para tener un n\u00famero finito de direcciones en las que las part\u00edculas pueden desplazarse. Esto se logra con el M\u00e9todo de las Ordenadas Discretas o Sn, definiendo un conjunto de direcciones, cada una con un peso relativo sobre una porci\u00f3n angular que puede representarse como puntos en una esfera de radio unitario. Por \u00faltimo, la anisotrop\u00eda del material del medio de dispersi\u00f3n se considera utilizando expresiones para los arm\u00f3nicos esf\u00e9ricos con base real. Actualmente, el modelo puede considerar condiciones de contorno de vac\u00edo (los neutrones escapan del material), de superficie reflectante (los neutrones se reflejan especularmente en la direcci\u00f3n disponible m\u00e1s cercana) y de fuente (se aplica una fuente de neutrones isotr\u00f3pica en el contorno). El dominio puede estar formado por m\u00faltiples materiales compuestos por varios constituyentes cada uno.<\/p>\n <\/p>\n Figura <\/strong>1<\/strong>.<\/strong> Izquierda<\/u>: aproximaci\u00f3n multigrupo de la secci\u00f3n eficaz total macrosc\u00f3pica para aluminio 27. Derecha<\/u>: ejemplo del m\u00e9todo de ordenadas discretas.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Los datos de entrada necesarios para cada simulaci\u00f3n de NEUTRO (por ejemplo, las secciones eficaces de captura y dispersi\u00f3n el\u00e1stica) se construyen a partir de archivos de datos nucleares evaluados (ENDF, por su sigla en ingl\u00e9s) disponibles p\u00fablicamente utilizando el software de c\u00f3digo abierto NJOY (http:\/\/www.njoy21.io<\/a>). Las \u00faltimas validaciones de NEUTRO se realizaron seleccionando algunos casos de SINBAD (Shielding Integral Benchmark Archive Database), un proyecto conjunto del Banco de Datos de la OCDE\/NEA (Organization for Economic Cooperation and Development, Nuclear Energy Agency Data Bank) y ORNL\/RSICC (Oak Ridge National Laboratory, Radiation Safety Information Computational Centre). Su objetivo principal era establecer una base de datos que contuviera conjuntos de datos de dosimetr\u00eda y blindaje contra la radiaci\u00f3n relativos a experimentos relevantes para el blindaje de reactores, la neutr\u00f3nica de mantos f\u00e9rtiles de fusi\u00f3n y el blindaje de aceleradores. Los ensayos elegidos utilizaron esferas huecas de diversos tama\u00f1os y diferentes materiales, con una fuente de neutrones de Deuterio-Tritio (DT) en el centro, estudiando el espectro de escape de neutrones en la superficie exterior de la esfera. Se realizaron simulaciones tanto en capas 2D como en estratos y esferas 3D para hierro, n\u00edquel, aluminio, tungsteno, manganeso y silicio, entre otros. Los resultados de espectros de escape calculados con NEUTRO tienen buen acuerdo con los resultados experimentales, aunque existen algunas desviaciones. Se public\u00f3 parte de los resultados obtenidos en un art\u00edculo en la revista Fusion Engineering and Design en 2021 (https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.fusengdes.2021.112497<\/a>).<\/p>\n <\/p>\n Figura <\/strong>2<\/strong>.<\/strong> Resultados de NEUTRO para el espectro de escape comparados con mediciones experimentales de SINBAD. Izquierda<\/u>: estrato 3D de manganeso. Derecha<\/u>: estrato 3D de silicio.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Actualmente se est\u00e1 trabajando en ajustes y mejoras de NEUTRO para realizar nuevas validaciones de la variaci\u00f3n del flujo de neutrones a trav\u00e9s del espesor de los dominios adem\u00e1s de incluir la posibilidad de calcular la producci\u00f3n de calor y tritio provocada por la interacci\u00f3n de los neutrones con los materiales en la primera pared de un reactor y los mantos f\u00e9rtiles. Estas validaciones incluyen comparar nuestros resultados con los obtenidos por otros c\u00f3digos, como el c\u00f3digo Monte Carlo MCNP. Adem\u00e1s, a pesar de que NEUTRO forma parte de Alya, se requiere trabajo adicional para acoplarlo a otros m\u00f3dulos de Alya, como el de termo hidr\u00e1ulica.<\/p>\n El proyecto FusionCAT con n\u00famero de expediente 001-P-001722 ha sido cofinanciado en un 50% con 1.960.963,66\u20ac por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional de la Uni\u00f3n Europea en el marco del Programa Operativo FEDER de Catalu\u00f1a 2014-2020, con el soporte de la Generalitat de Catalu\u00f1a.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El Barcelona Supercomputing Centre \u2013 Centro Nacional de Supercomputaci\u00f3n (BSC, https:\/\/www.bsc.es\/es) coordina FusionCAT, […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3698,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[45],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3701"}],"collection":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3701"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3701\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3703,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3701\/revisions\/3703"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/3698"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3701"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3701"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/fusioncat.es\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3701"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"Figure](\"https:\/\/fusioncat.es\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/figure1.png\")
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