VALKIN-FVM-Sn: transporte multigrupo estacionario y transitorio de partículas neutras mediante Volúmenes Finitos (FVM) y Ordenadas Discretas (SN)

El análisis y diseño de reactores nucleares se basa en el conocimiento preciso de la distribución neutrónica en el sistema. El detalle de esta distribución neutrónica requiere de la comprensión del transporte de estos neutrones y de cómo estos interactúan con el medio físico. Debido a esto, los códigos de transporte determinista son ampliamente utilizados para la estimación de distribuciones neutrónicas en el interior de un reactor, así como para cálculos de criticidad. El software desarrollado, utilizando el Método de Volúmenes Finitos (FVM) para la discretización espacial, mientras que para la discretización angular utiliza el método de ordenadas discretas (DO), con la posibilidad de elegir diferentes cuadraturas (Level Symmetric y Product quadrature based on Gauss-Legendre), aproximación conocida como SN. En cuanto a la dependencia energética, utiliza la aproximación en multigrupo, con la posibilidad de dispersión hacia arriba y hacia abajo (upscattering y downscattering). El hecho de utilizar la discretización en FVM permite analizar cualquier tipo de geometría compleja, pudiendo analizar por tanto geometrías complejas en 2D y 3D, dejando atrás las limitaciones de la geometría cartesiana, que es la habitual en los códigos SN. Además, el código VALKIN-FVM-Sn es capaz de calcular los diferentes armónicos (modos Lambda), es decir, autovalores y autovectores de la Ecuación del Transporte de Boltzmann (mediante las librerías numéricas PETSc y SLEPc) y de calcular tanto estado estacionario como transitorio. Por otra parte, el solver está paralelizado con el paradigma MPI, con muy buenos resultados a nivel de escalabilidad. El código VALKIN-FVM-Sn está programado en FORTRAN90 y utiliza funciones de las librerías PETSc, SLEPc y MPI (openmpi o mpich). El modelo geométrico utiliza el formato gmsh (.msh), con malla estructurada y no estructurada, pudiéndose realizar mediante cualquier mallador libre o comercial que genere mallas en ese formato, como por ejemplo el programa Gmsh (https://gmsh.info/). El formato de salida de los resultados puede ser tanto en ASCII como en vtk (sobre la misma malla de la geometría). Este último puede visualizarse y manipularse como la mayoría de postprocesadores libres (Paraview, VisIT, ¿) y comerciales. Esta herramienta ha sido validada con una gran variedad de ¿benchmarks¿, estudios de referencia encontrados en literatura y casos de planta, obteniendo resultados precisos. El código desarrollado también permite trabajar con otras partículas neutras, como los fotones, simplemente utilizando las secciones eficaces correspondientes. Librerías usadas: PETSc 3.8.2 (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) y SLEPC 3.8.2 (Scalable Library for Eigenvalue Problem Computations).

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