A Nuclear Energy Agency (NEA), Organization for Economic Co-operation and Development (OECD) benchmark for Uncertainty Analysis in Modeling (UAM) is defined in order to facilitate the development and validation of available uncertainty analysis and sensitivity analysis methods for best-estimate Light water Reactor (LWR) design and safety calculations. The benchmark has been named the OECD/NEA UAM-LWR benchmark, and has been divided into three phases each of which focuses on a different portion of the uncertainty propagation in LWR multi-physics and multi-scale analysis. Several different reactor cases are modeled at various phases of a reactor calculation. This paper discusses Phase I, known as the "Neutronics Phase", which is devoted mostly to the propagation of nuclear data (cross-section) uncertainty throughout steady-state stand-alone neutronics core calculations. Three reactor systems (for which design, operation and measured data are available) are rigorously studied in this benchmark: Peach Bottom Unit 2 BWR, Three Mile Island Unit 1 PWR, and VVER-1000 Kozloduy-6/Kalinin-3. Additional measured data is analyzed such as the KRITZ LEU criticality experiments and the SNEAK-7A and 7B experiments of the Karlsruhe Fast Critical Facility. Analyzed results include the top five neutron-nuclide reactions, which contribute the most to the prediction uncertainty in keff, as well as the uncertainty in key parameters of neutronics analysis such as microscopic and macroscopic cross-sections, six-group decay constants, assembly discontinuity factors, and axial and radial core power distributions. Conclusions are drawn regarding where further studies should be done to reduce uncertainties in key nuclide reaction uncertainties (i.e.: $^{238}U$ radiative capture and inelastic scattering (n, n') as well as the average number of neutrons released per fission event of $^{239}Pu$).
McCARD is a Monte Carlo (MC) neutron-photon transport simulation code. It has been developed exclusively for the neutronics design of nuclear reactors and fuel systems. It is capable of performing the whole-core neutronics calculations, the reactor fuel burnup analysis, the few group diffusion theory constant generation, sensitivity and uncertainty (S/U) analysis, and uncertainty propagation analysis. It has some special features such as the anterior convergence diagnostics, real variance estimation, neutronics analysis with temperature feedback, $B_1$ theory-augmented few group constants generation, kinetics parameter generation and MC S/U analysis based on the use of adjoint flux. This paper describes the theoretical basis of these features and validation calculations for both neutronics benchmark problems and commercial PWR reactors in operation.
본 연구에서는 신경망에 기반한 불확실성 모델을 이용하여 전투기 날개 형상의 강건 최적 설계를 수행하였다. 불확실성 모델을 구축하기 위하여 공력성능과 이들의 민감도 정보를 중심합성법으로 선정된 실험점에서 구하였으며, 이 때 3차원 오일러 방정식과 adjoint변수방법이 사용되었다. 또한 비선형성 모사능력이 뛰어난 신경망모델을 이용함으로써 공력성능계수의 민감도 정보를 효율적이고 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 이와 같은 방법으로 구하여진 강건 최적 설계 결과로부터, 불확실성 모델의 변동과 신뢰도 수준의 변화가 증가할수록 목적함수 및 제약조건에 대한 강건성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
Nuclear data (ND) sensitivity and uncertainty (S/U) quantification in shielding applications is performed using deterministic and probabilistic approaches. In this paper the validation of the newly developed deterministic program package ASUSD (ADVANTG + SUSD3D) is presented. ASUSD was developed with the aim of automating the process of ND S/U while retaining the computational efficiency of the deterministic approach to ND S/U analysis. The paper includes a detailed description of each of the programs contained within ASUSD, the computational workflow and validation results. ASUSD was validated on two shielding benchmark experiments from the Shielding Integral Benchmark Archive and Database (SINBAD) - the fission relevant ASPIS Iron 88 experiment and the fusion relevant Frascati Neutron Generator (FNG) Helium Cooled Pebble Bed (HCPB) Test Blanket Module (TBM) mock-up experiment. The validation process was performed in two stages. Firstly, the Denovo discrete ordinates transport solver was validated as a standalone solver. Secondly, the ASUSD program package as a whole was validated as a ND S/U analysis tool. Both stages of the validation process yielded excellent results, with a maximum difference of 17% in final uncertainties due to ND between ASUSD and the stochastic ND S/U approach. Based on these results, ASUSD has proven to be a user friendly and computationally efficient tool for deterministic ND S/U analysis of shielding geometries.
Characteristic parameter values of seismic isolators deviate from their nominal design values due to uncertainties and/or errors in their material properties and element dimensions, etc. Deviations may increase over service life due to environmental effects and service conditions. For accurate evaluation of the seismic safety level, all such effects, which would result in deviations in the structural response, need to be taken into account. In this study, the sensitivity of the probability of failure of the structures equipped with nonlinear base isolation systems to the uncertainties in various isolation system characteristic parameters is investigated in terms of various isolation system and superstructure response parameters in the context of a realistic three-dimensional base-isolated building model via Monte Carlo Simulations. The inherent record-to-record variability nature of the earthquake ground motions is also taken into account by carrying out analyses for a large number of ground motion records which are classified as those with and without forward-directivity effects. Two levels of nominal isolation periods each with three different levels of uncertainty are considered. Comparative plots of cumulative distribution functions and related statistical evaluation presented here portray the potential extent of the deviation of the structural response parameters resulting from the uncertainties and the uncertainty levels considered, which is expected to be useful for practicing engineers in evaluating isolator test results for their projects.
Uncertainty and sensitivity analyses with respect to nuclear data are performed with depletion calculations for BWR and PWR fuel assemblies specified in the framework of the UAM-LWR Benchmark Phase II. For this, the GRS sampling based tool XSUSA is employed together with the TRITON depletion sequences from the SCALE 6.1 code system. Uncertainties for multiplication factors and nuclide inventories are determined, as well as the main contributors to these result uncertainties by calculating importance indicators. The corresponding neutron transport calculations are performed with the deterministic discrete-ordinates code NEWT. In addition, the Monte Carlo code KENO in multi-group mode is used to demonstrate a method with which the number of neutron histories per calculation run can be substantially reduced as compared to that in a calculation for the nominal case without uncertainties, while uncertainties and sensitivities are obtained with almost the same accuracy.
This paper investigates a resonant microaccelerometer that measures acceleration using a built-in micromechanical resonator, whose resonant frequency is changed by the acceleration-induced axial force. A set of design equations for the resonant microaccelerometer has been developed, including analytic formulae for resonant frequency, sensitivity, nonlinearity and maximum stress. On this basis, the sizes of the accelerometer are designed for the sensitivity of 10$^3$Hz/g in the detection range of 5g, while satisfying the conditions for the maximum nonlinearity of 5%, the minimum shock endurance of 100g and the size constraints placed by microfabrication process. A set of the resonant accelerometers has been fabricated by the combined use of bulk-micromachining and surface-micromachining techniques. From a static test of the cantilever beam resonant accelerometer, a frequency shift of 860Hz has been measured for the proof-mass deflection of 4.3${\pm}$0.5$\mu\textrm{m}$; thereby resulting in the detection sensitivity of 1.10${\times}$10$^3$Hz/g. Uncertainty analysis of the resonant frequency output has been performed to identify important issues involved in the design, fabrication and testing of the resonant accelerometer.
설비가 공정에 어느 정도 중요도를 가지고 있는지 분석하기 위해 연속교반탱크 반응기를 대상으로 민감도 분석을 수행하였다. 그리고 민감도 분석결과가 가지는 불확실성을 평가하기 위해 불확실성 분석을 수행하였다 또한 비용효과 분석을 통하여 장치가 가지는 신뢰도 데이터 대 가격을 고려하여 보다 좋은 신뢰도를 가지는 장치를 사용함으로써 경제적 효율을 높일 수 있음을 보여주었다. 불확실성 분석의 수행결과로 연속교반탱크 반응기의 파열사고는 $8.09{\times}10^{-04}/year{\~}5.50{\times}10^{-02}/year$의 범위에서 가능성을 가지친 있다. 비용효과 분석은 VLU(Voting Logic Unit) 장치를 교체함으로써 가장 큰 위험성 감소효과를 제시하였다.
Sarah Elizabeth Creasman;Visura Pathirana;Ondrej Chvala
Nuclear Engineering and Technology
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제55권5호
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pp.1687-1707
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2023
This paper presents a molten salt reactor (MSR) design parameter sensitivity study using a nodal dynamic modelling methodology with explicitly modified point kinetics equation and Mann's model for heat transfer. Six parameters that can impact MSR safety are evaluated. A MATLAB-Simulink model inspired by Thorcon's 550MWth MSR is used for parameter evaluations. A safety envelope was formed to encapsulate power, maximum and minimum temperature, and temperature-induced reactivity feedback. The parameters are perturbed by ±30%. The parameters were then ranked by their subsequent impact on the considered safety envelope, which ranks acceptable parameter uncertainty. The model is openly available on GitHub.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제17권2호
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pp.268-283
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2016
Aircraft manufacturing companies have to consider multiple derivatives to satisfy various market requirements. They modify or extend an existing aircraft to meet new market demands while keeping the development time and cost to a minimum. Many researchers have studied the derivative design process, but these research efforts consider baseline and derivative designs together, while using the whole set of design variables. Therefore, an efficient process that can reduce cost and time for aircraft derivative design is needed. In this research, a more efficient design process is proposed which obtains global changes from local changes in aircraft design in order to develop aircraft derivatives efficiently. Sensitivity analysis was introduced to remove unnecessary design variables that have a low impact on the objective function. This prevented wasting computational effort and time on low priority variables for design requirements and objectives. Additionally, uncertainty from the fidelity of analysis tools was considered in design optimization to increase the probability of optimization results. The Reliability Based Design Optimization (RBDO) and Possibility Based Design Optimization (PBDO) methods were proposed to handle the uncertainty in aircraft conceptual design optimization. In this paper, Collaborative Optimization (CO) based framework with RBDO and PBDO was implemented to consider uncertainty. The proposed method was applied for civil jet aircraft derivative design that increases cruise range and the number of passengers. The proposed process provided deterministic design optimization, RBDO, and PBDO results for given requirements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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