High-fidelity nuclear data libraries and neutronics simulation tools are essential for the development of fast reactors. The IAEA coordinated research project on "Neutronics Benchmark of CEFR Start-Up Tests" offers valuable data for the qualification of nuclear data libraries and neutronics codes. This paper focuses on the verification and validation of the CEFR start-up modelling using OpenMC Monte-Carlo code against the experimental measurements. The OpenMC simulation results agree well with the measurements in criticality, control rod worth, sodium void reactivity, temperature reactivity, subassembly swap reactivity, and reaction distribution. In feedback coefficient evaluations, an additional state method shows high consistency with lower uncertainty. Among 122 relative errors in the benchmark of the distribution of nuclear reaction, 104 errors are less than 10% and 84 errors are less than 5%. The results demonstrate the high reliability of OpenMC for its application in fast reactor simulations. In the companion paper, the influence of cross-section libraries is investigated using neutronics modelling in this paper.
Marc Lainet;Lelio Luzzi;Alessio Magni;Davide Pizzocri;Martina Di Gennaro;Paul Van Uffelen;Arndt Schubert;Elio D'Agata;Vincenzo Romanello;Andrei Rineiski;Karl Sturm;Sander Van Til;Florence Charpin;Alexander Fedorov
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.11
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pp.4734-4747
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2024
The SPHERE experiment aimed at studying the behaviour of Minor Actinide-bearing Driver Fuel (U,Pu,Am)O2-x by comparing sphere-packed and pelletized fuels. The irradiation experiment was performed in the High Flux Reactor at Petten from August 2013 to April 2015, and was followed by post-irradiation examinations up to mid-2017. The present work consists in a new analysis of the SPHERE experiment, focusing on the pelletized fuel, by the means of both neutronics and fuel performance codes. This study is performed in the frame of the European Project PATRICIA. The adopted methodology and the main results achieved, assessed in particular against inert gas-related experimental data, are presented in the paper.
Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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1996.05b
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pp.598-603
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1996
When locked rotor event. occurs, instantaneously affected loop and core flow were quickly reduced, which resulted in an increase in coolant temperature and system pressure. Analysis method of this event was that constant core inlet temperature and system pressure as well as change in core flow calculated from COAST code were statically used as an input variable to HERMITE code, because of no tools to simulate NSSS behavior and 1-D core neutronics transient coincidently. With employing TASS code revised with 1-D neutronics model, this event was analyzed in point of DNBR. By doing so, analysis procedure could be simplified and unreasonable conservatism might be removed in DNBR calculation by consideration of pressure increase.
Safavi, Amir;Esteki, Mohammad Hossein;Mirvakili, Seyed Mohammad;Arani, Mehdi Khaki
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.8
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pp.1603-1610
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2020
Due to ever-growing advancements in computers and relatively easy access to them, many efforts have been made to develop high-fidelity, high-performance, multi-physics tools, which play a crucial role in the design and operation of nuclear reactors. For this purpose in this study, the neutronic Monte Carlo and thermal-hydraulic sub-channel codes entitled MCNP and COBRA-EN, respectively, were applied for external coupling with each other. The coupled code was validated by code-to-code comparison with the internal couplings between MCNP5 and SUBCHANFLOW as well as MCNP6 and CTF. The simulation results of all code systems were in good agreement with each other. Then, as the second problem, the core of the VVER-1000 v446 reactor was simulated by the MCNP4C/COBRA-EN coupled code to measure the capability of the developed code to calculate the neutronic and thermohydraulic parameters of real and industrial cases. The simulation results of VVER-1000 core were compared with FSAR and another numerical solution of this benchmark. The obtained results showed that the ability of the MCNP4C/COBRA-EN code for estimating the neutronic and thermohydraulic parameters was very satisfactory.
This paper reviews the fast reactor physics and computational methods. The basic reactor physics specific to fast spectrum reactors are briefly reviewed, focused on fissile material breeding and actinide burning. Design implications and reactivity feedback characteristics are compared between breeder and burner reactors. Some discussions are given to the distinct nuclear characteristics of fast reactors that make the assumptions employed in traditional LWR analysis methods not applicable. Reactor physics analysis codes used for the modeling of fast reactor designs in the U.S. are reviewed. This review covers cross-section generation capabilities, whole-core deterministic (diffusion and transport) and Monte Carlo calculation tools, depletion and fuel cycle analysis codes, perturbation theory codes for reactivity coefficient calculation and cross section sensitivity analysis, and uncertainty analysis codes.
Kelly, Daniel J. III;Kelly, Ann E.;Aviles, Brian N.;Godfrey, Andrew T.;Salko, Robert K.;Collins, Benjamin S.
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.6
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pp.1326-1338
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2017
The continuous energy Monte Carlo neutron transport code, MC21, was coupled to the CTF subchannel thermal-hydraulics code using a combination of Consortium for Advanced Simulation of Light Water Reactors (CASL) tools and in-house Python scripts. An MC21/CTF solution for VERA Core Physics Benchmark Progression Problem 6 demonstrated good agreement with MC21/COBRA-IE and VERA solutions. The MC21/CTF solution for VERA Core Physics Benchmark Progression Problem 7, Watts Bar Unit 1 at beginning of cycle hot full power equilibrium xenon conditions, is the first published coupled Monte Carlo neutronics/subchannel T-H solution for this problem. MC21/CTF predicted a critical boron concentration of 854.5 ppm, yielding a critical eigenvalue of $0.99994{\pm}6.8E-6$ (95% confidence interval). Excellent agreement with a VERA solution of Problem 7 was also demonstrated for integral and local power and temperature parameters.
The GEOUNED code is specifically designed to convert CAD models, defined using the B-rep approach, into MC radiation transport models, defined using the CSG approach, and vice versa from MC to CAD. This code incorporates standard features commonly found in conversion tools, including decomposition, conversion, and automatic void generation. Additionally, it introduces innovative features, mainly in the automatic void generation part, which are described in this article. GEOUNED has demonstrated successful application in highly detailed 3D models used in fusion neutronics, which are known for their complex geometries, particularly those utilized in ITER. The article includes examples showcasing GEOUNED's performance in these challenging models, as well as custom applications that highlight its flexibility in addressing non-standard problems. The code is open-source and utilizes Open CASCADE as the geometry engine, with FreeCAD serving as the Python API.
David Pialla;Stephanie Sala;Yann Morvan;Lucie Dreano;Denis Berne;Eleonore Bavoil
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.3
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pp.880-885
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2024
For Safety Assisted Engineering works, real-time simulators have emerged as a mandatory tool among all the key actors involved in the nuclear industry (utilities, designers and safety authorities). EDF, Electricité de France, as the leading worldwide nuclear power plant operator, has a crucial need for efficient and updated simulation tools for training, operating and safety analysis support. This paper will present the work performed at EDF/DT to develop a new generation of engineering simulator to fulfil these tasks. The project is called SiRENE, which is the acronym of Re-hosted Engineering Simulator in French. The project has been economically challenging. Therefore, to benefit from existing tools and experience, the SiRENE project combines: - A part of the process issued from the operating fleet training full-scope simulator. - An improvement of the simulator prediction reliability with the integration of High-Fidelity models, used in Safety Analysis. These High-Fidelity models address Nuclear Steam Supply System code, with CATHARE thermal-hydraulics system code and neutronics, with COCCINELLE code. - And taking advantage of the last generation and improvements of instructor station. The intensive and challenging uses of the new SiRENE engineering simulator are also discussed. The SiRENE simulator has to address different topics such as verification and validation of operating procedures, identification of safety paths, tests of I&C developments or modifications, tests on hydraulics system components (pump, valve etc.), support studies for Probabilistic Safety Analysis (PSA). etc. It also emerges that SiRENE simulator is a valuable tool for self-training of the newcomers in EDF nuclear engineering centers. As a modifiable tool and thanks to a skillful team managing the SiRENE project, specific and adapted modifications can be taken into account very quickly, in order to provide the best answers for our users' specific issues. Finally, the SiRENE simulator, and the associated configurations, has been distributed among the different engineering centers at EDF (DT in Lyon, DIPDE in Marseille and CNEPE in Tours). This distribution highlights a strong synergy and complementarity of the different engineering institutes at EDF, working together for a safer and a more profitable operating fleet.
With the rise of economic and safety standards for nuclear reactors, new concepts of Gen-IV reactors and modular reactors showed more complex designs that challenge current tools for reactor physics analysis. A Monte Carlo (MC) two-step method was proposed in this work. This calculation scheme uses the continuous-energy MC method to generate multi-group cross-sections from heterogeneous models. The multi-group MC method, which can adapt locally-heterogeneous models, is used in the core calculation step. This calculation scheme is verified using a Gen-IV modular lead-based fast reactor (LFR) benchmark case. The influence of homogenized patterns, scatter approximations, flux separable approximation, and local heterogeneity in core calculation on simulation results are investigated. Results showed that the cross-sections generated using the 3D assembly model with a locally heterogeneous representation of control rods lead to an accurate estimation with less than 270 pcm bias in core reactivity, 0.5% bias in control rod worth, and 1.5% bias on power distribution. The study verified the applicability of multi-group cross-sections generated with the MC method for LFR analysis. The study also proved the feasibility of multi-group MC in core calculation with local heterogeneity, which saves 85% time compared to the continuous-energy MC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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