Программный комплекс TDMCC

Описание

Программный комплекс TDMCC (Time-Dependent Monte Carlo Code) — это современное программное обеспечение, предназначенное для проведения точных нейтронно-физических расчетов в трехмерных ядерных системах методом Монте-Карло. Он разработан федеральным государственным унитарным предприятием РФЯЦ ВНИИЭФ (ФГУП РФЯЦ ВНИИЭФ) и широко используется для моделирования ядерных реакторов и других ядерных установок с высокой степенью детализации. ТDMCC обеспечивает выполнение сложных расчетов без упрощений геометрии, что позволяет достигать максимально точных результатов за счет использования точных моделей взаимодействия нейтронов и фотонов с веществом, а также учета движущихся атомов среды.

Основной функционал комплекта включает моделирование нейтронного и фотонного переноса с помощью методов Монте-Карло, а также различные режимы расчетов, которые одновременно позволяют анализировать коэффициент размножения нейтронов, моделировать перенос нейтронов и фотонов от внешних источников, а также рассчитывать выгорание топлива и зависимость его характеристик от параметров активной зоны реактора. Такой широкий спектр возможностей делает TDMCC незаменимым инструментом для инженерных расчетов, анализа безопасности и оптимизации ядерных установок.

Ключевые режимы счета включают:
— «K» и «K+PH» — расчет коэффициента размножения нейтронов (включая перенос гамма-квантов) и распределение энергии в активных зонах реакторов. Это важно для оценки состояния реактора в стационарных режимах.
— «N» и «N+PH» — моделирование переноса нейтронов и фотонов от внешнего источника, что необходимо для анализа реакции на внешние воздействия и изучения реакции в нестационарных условиях.
— «V» — расчет выгорания топлива, учитывающий деградацию материалов и изменение характеристик с течением времени, что особенно важно для долговременного планирования и безопасности работы реакторов.
— «VAR_K» — анализ зависимости коэффициента размножения нейтронов от параметров активной зоны, таких как плотность, температура и концентрация веществ, что позволяет проводить тонкое моделирование и оптимизацию топлива.

Для ввода исходных данных, определения геометрии, состава материалов, источников излучения и расчетных параметров в TDMCC используется специальный язык описания задачи. Это позволяет гибко настраивать модели и повышать эффективность расчетов.

Технические характеристики TDMCC включают модель кинетики, возможность проведения расчетов выгорания топлива в потвэльном или покассетном режимах, учет движения атомов среды через модель свободного газа с Максвелловским распределением скоростей, а также интерполяцию сечений по температуре и энергии для моделирования медленных нейтронов с учетом химических связей.

Для учета резонансного поглощения в области неразрешенных резонансов реализованы два метода: прямой метод и метод вероятностных таблиц, что повышает точность моделирования в сложных ядерных сценариях. Помимо этого, в TDMCC реализованы алгоритмы, позволяющие ускорять получение статистически точных результатов и сокращать объем необходимых для расчетов вычислительных ресурсов.

Для оценки энергетической эффективности и мощности доз применяются свертки потоков частиц с пользовательскими дозовыми коэффициентами, соответствующими современным стандартам, например НРБ-99/2009. Кроме того, в программный комплекс интегрирован модуль решения уравнений изотопной кинетики, что позволяет моделировать изменение состава ядерных материалов с течением времени с помощью эффективной численной схемы метода Розенброка – Вайнера.

TDMCC подходит для применения в различных областях ядерной энергетики, радиационной безопасности, научных исследований и образовательных целей. Его высокая точность, гибкость настройки и возможность проведения комплексных расчетов делают его важным инструментом для специалистов, занимающихся моделированием и анализом ядерных систем.