بررسی شکل گیری موج خودنگهدار شکافان هسته ای در یک راکتور سریع بحرانی

این مقاله به بررسی پدیده‌ای به نام موج پایای شکافان هسته‌ای که با برقراری سیکلU-Pu در یک راکتور هسته‌ای سریع ایجاد می‌شود، می‌پردازد. از موارد جالب توجه در مورد این نوع راکتور، ایمنی حاصل از حالت خودبخودی موج و هم‌چنین بازده حدود 50 درصدی مصرف سوخت آن است که در راکتورهای حرارتی امروزی در حدود 1 تا ‏2 درصد می‏باشد. جهت بررسی امکان تشکیل این موج، سیستم حاصل از معادله پخش نوترون که با معادلات مصرف سوخت و سینتیک کوپل شده است درنظر گرفته شد. روش خطی‌سازی به‌کار گرفته شده در حل این سیستم نه تنها زیرسیستم‌های پخش و واکنش را از یکدیگر جدا می‌کند بلکه مسئله روبرو شدن با چند صد روز زمان واقعی شبیه‌سازی را نیز بسیار ساده‌تر می‌سازد. گسسته‌سازی فضائی و زمانی زیرسیستم خطی شده پخش به‌ترتیب با استفاده از روش المان محدود سه بعدی و روش کرانک - نیکلسون و نهایتاً همگرائی آن به کمک تکرارهای مبتنی بر روش بهینه BiCGStab(L) انجام شد. روش المان به المان به‌کار گرفته شده در کنار BiCGStab(L) حافظه مورد نیاز را به اندازه یک دهم مقدار حافظه استفاده شده در غیاب این روش کاهش داد. با توجه به تغییرات اندک غلظت عناصر موجود در زیرسیستم واکنش، روش دقیق رانگ - کوتا (5) برای حل معادلات دیفرانسیل مرتبه اول این زیر سیستم استفاده گردید. با توجه به زمان طولانی شبیه‌سازی، سه بعدی بودن مسئله و محاسبات سنگین حاصل از آن، از روش OpenMp جهت موازی کردن برنامه نوشته شده به زبان فرترن 95 استفاده شد.