Comandos - Confección del archivo de entrada

Capítulo 3 Código DIANA

3.4 Confección del archivo de entrada

3.4.1 Comandos

La forma de indicar al programa los valores de las variables, las geometrías involucradas y las características que componen cada zona es a través de ciertas palabras claves denominadas comandos. Algunos comandos implican la utilización de

sub-comandos. Estos últimos son palabras clave que se utilizan sólo dentro del contexto

de dichos comandos. Es importante recordar cuáles son estos comandos, ya que puede ocurrir que haya dos sub-comandos pertenecientes a dos comandos distintos que sean invocados por la misma palabra clave y tengan distinta utilización. Un claro ejemplo de este caso es el sub-comando "New" de los comandos "Isotopes" y "Materials". En el caso del de "Isotopes", el parámetro "SIGMAf" tiene una sintaxis <SIGMAf xx>, pero

Código DIANA Ignacio Mochi 49 en el caso del de "Materials" tiene una sintaxis <SIGMAf xx1 xx2>. Esto puede generar errores que a veces pasan desapercibidos por el programa o bien el mismo emite una advertencia (Warning) y el usuario no lo ve por estar desactivada la opción de impresión de este tipo de mensajes ("-w").

Para destacar las líneas del programa, cuando se cita una línea de algún archivo, que el usuario puede o debe escribir la colocamos entre símbolos de mayor-menor (< >). Ahora veremos uno por uno, todos los comandos que el programa acepta en el archivo de entrada, junto con una pequeña descripción de lo que significan y sus opciones.

El comando "Geometry" especifica la geometría del arreglo de las dos zonas (Combustible y Moderador).

Las variables que acepta (yy) son: • Sphere

• Cylinder

En ambos casos se asume que la zona llamada "Fuel1" se encuentra en el centro del arreglo y la zona llamada "Moderator1" se encuentra recubriendo la anterior.

Este comando especifica el espesor del reflector (xx) expresado en centímetros. El reflector en este reactor a dos zonas es la zona denominada "Moderator1". Si este comando es omitido se asumirá un valor estándar de 100000 cm para el caso de la geometría esférica y de 100 cm para el caso de estar corriendo una geometría cilíndrica.

Algunos valores de espesores pueden causar errores de desborde, dado que en el caso de los cálculos cilíndricos, las funciones de Bessel involucradas son obtenidas por medio de interpolación de tablas.

En el caso de los cálculos de geometrías cilíndricas, será necesario especificar una altura (xx) del núcleo (altura de los elementos combustibles). Ello se realiza a través de este comando, en centímetros. Este valor es necesario para dicha geometría y no puede evadirse su inclusión en el archivo de entrada, dado que no tiene valor predeterminado.

Para los cálculos de ambas geometrías, puede especificarse un radio de núcleo (xx). En este caso, el programa calcula los todos parámetros utilizando el método del

Reactor Asociado en k. En caso de no especificarse un radio, el programa calcula el

Código DIANA Ignacio Mochi 50 <Modify yy>

Este comando es utilizado para hacer sucesivas corridas variando un único parámetro (yy) desde un valor mínimo hasta uno máximo en intervalos regulares. Los parámetros (yy) que pueden modificarse en un ciclo son:

• Density • Radius • Height • Reflector

• Volume_Fraction

Para todas estas modificaciones la sintaxis es la misma, excepto para los que efectúan cambios en los materiales (como, por ejemplo, la modificación de la densidad). Para el caso de la modificación de densidad:

<Modify Density yy> yy = Nombre del material que se desea variar

<Minimum xx> xx = Valor mínimo deseado <Maximum xx> xx = Valor máximo deseado

<Step xx> xx = Valor que se desea adicionar en cada nuevo calculo

Las tres funciones que fijan los valores numéricos pueden especificarse en cualquier orden deseado.

Los valores (mínimo, máximo y paso) deben colocarse en las unidades en las que se ingresan normalmente, por ejemplo, si es la altura del núcleo ("Height"), la unidad adecuada será centímetros.

En el caso de la modificación de la fracción de volumen de algún material en una zona:

<Zone yy> yy = Nombre de la zona en la que se encuentran los materiales a variar <Material1 yy> yy = Nombre del material cuya fracción de

volumen se debe modificar

<Material2 yy> yy = Nombre del material cuya fracción de volumen se modificará para que la fracción de volumen total se conserve <Minimum xx> xx = Valor mínimo deseado

<Maximum xx> xx = Valor máximo deseado

<Step xx> xx = Valor que se desea adicionar en cada nuevo calculo

Código DIANA Ignacio Mochi 51 Para los que no varían parámetros que afectan a la confección de las secciones eficaces:

<Modify yy> yy = Nombre del parámetro <Minimum xx> xx = Valor mínimo deseado <Maximum xx> xx = Valor máximo deseado

<Step xx> xx = Valor que se desea adicionar en cada nuevo calculo

<Special_Output yy>

Hay casos en los que la información que el programa brinda es redundante para el análisis que se necesita y los parámetros de interés son pocos (Esto se presenta típicamente cuando se hacen muchas corridas variando uno o pocos parámetros para ver la incidencia en el radio critico o bien en el factor de multiplicación efectivo). En estos casos se puede utilizar el comando "Special_Output" para especificar uno por uno los parámetros que se quieren como resultado del cálculo.

Por mas que la información en el archivo de salida del programa sea reducida, el mismo calcula la misma cantidad de parámetros, por lo tanto, esta función no puede utilizarse para agilizar el calculo.

Los parámetros que pueden pedirse a este comando son: • Effective_Multiplication_Factor

• Radius

<Fission_Energy xx>

Este comando se utiliza para fijar el valor de energía máxima del grupo rápido (típicamente la energía media de fisión). Dicha energía (xx) debe ingresarse en eV (electronVolts). Este parámetro posee un valor predeterminado de 2000000 (2 MeV).

<Thermal_Energy xx>

Este comando se utiliza para fijar el valor de energía máxima del grupo térmico. Dicha energía debe ingresarse en eV (electronvolts). Este parámetro posee un valor predeterminado de 0.02 (20 meV).

Los datos referentes a los isótopos se informan al programa por medio de este comando. Este tiene dos formas de utilizarse.

Si se desea cargar datos de isótopos nuevos debe invocarse el sub-comando "New", que posee la siguiente sintaxis:

Código DIANA Ignacio Mochi 52 <zz2 xx11 xx12 xx13 ...> <zz3 xx11 xx12 xx13 ...> <... ... ... ... ...> <END> Donde:

yy = Nombre del isótopo

zz = Nombre del parámetro a cargar xx = Valor del parámetro a cargar

END = Indica la finalización del sub-comando Los parámetros (zz) pueden ser:

• SIGMAs • SIGMAa • SIGMAcr • SIGMAtr • SIGMAf • SIGMApot • nuSIGMAf • nu • epsilon • Mass_Number Donde:

SIGMAs = Sección eficaz de scattering a 2200 m/s SIGMAa = Sección eficaz de absorción a 2200 m/s

SIGMAcr = Sección eficaz de captura radiactiva a 2200 m/s

SIGMAtr = Sección eficaz de transporte a 2200 m/s SIGMAf = Sección eficaz de fisión a 2200 m/s SIGMApot = Sección eficaz de scattering potencial nuSIGMAf = Sección eficaz de "nufisiones" a 2200 m/s nu = numero medio de neutrones por fisión térmica

epsilon = Decremento logarítmico medio de energía por colisión

Mass_Number = Numero másico.

Todas las secciones eficaces se expresan en barns (10-24_cm2_{) y el número}

másico se expresa en unidades de masa atómica (uma).

Naturalmente, los tipos de datos que pueden ingresarse son redundantes, lo que facilita el ingreso de los datos disponibles, dejando que el programa se encargue de calcular los demás (es decir que no es necesario ingresar los valores a todos los parámetros descritos).

Código DIANA Ignacio Mochi 53 En cambio, si se desea cargar datos de isótopos estándar (cargados en "Standard_Isotopes.dat") debe invocarse el sub-comando "Standard", que posee la siguiente sintaxis:

Donde yy son los nombres por los que se puede identificar los isótopos cargados en "Standard_Isotopes.dat".

Luego de terminar de cargar los datos de los isótopos de interés, se debe señalar la conclusión del comando "Isotopes". Para ello, se escribe en la línea siguiente el indicador "END".

Los materiales son, en general, mezclas de isótopos. Los mecanismos para cargar los datos, son similares a los de los isótopos, excepto por uno, que consiste en la composición de distintos isótopos (cargados previamente) en distintas proporciones.

Los sub-comandos asociados a "Materials" son: • New

• Standard • Material_Mix

Para crear nuevos materiales ingresando sus características directamente como sus secciones eficaces condensadas a dos grupos se utiliza la siguiente sintaxis:

<New yy> <SIGMAf xx1 xx2> <SIGMAa xx1 xx2> <SIGMAcr xx1 xx2> <nuSIGMAf xx1 xx2> <SIGMAs xx1 xx2> <SIGMApot xx> <SIGMAtr xx1 xx2> <SIGMArem xx1 xx2> <mu xx1 xx2> <epsilon xx1 xx2> <Temperature xx> <Temp_Neutron xx> <Density xx> <Molecular_Mass xx> <D xx> <END> Donde:

yy = Nombre del material a crear

xx = Valor numérico en las unidades que correspondan según la magnitud involucrada

Código DIANA Ignacio Mochi 54 xx1 = Valor numérico correspondiente al grupo rápido

xx2 = Valor numérico correspondiente al grupo térmico SIGMAf = Sección eficaz de fisión

SIGMAa = Sección eficaz de absorción

SIGMAcr = Sección eficaz de captura radiactiva nuSIGMAf = Sección eficaz de "nufision" SIGMAs = Sección eficaz de scattering

SIGMApot = Sección eficaz de captura radiactiva SIGMAtr = Sección eficaz de transporte

SIGMArem = Sección eficaz de remoción del grupo

mu = Coseno medio de scattering pesado con las secciones eficaces de scattering

epsilon = Decremento logarítmico medio de energía pesado con las secciones eficaces de scattering

Temperature = Temperatura del material

Temp_Neutron = Temperatura del campo neutrónico térmico que se encuentra presente en el material

(Generalmente es la temperatura del

moderador de los neutrones; ver sección 2.1) Density = Densidad del material expresado en gramos/cm3 Molecular_Mass = Masa molecular del material

D = Coeficiente de difusión térmica

Otra forma de generar materiales es, al igual que en el caso de la generación de isótopos es la incorporación de materiales estándar, es decir, que se encuentran en la base de datos de materiales del programa ("Standard_Materials.dat"). La sintaxis de este método es la siguiente:

Donde yy son los nombres por los que se puede identificar los materiales cargados en "Standard_Materials.dat".

En caso de querer utilizar la información previamente cargada de isótopos para mezclarlos y crear información de un material, el sub-comando indicado es "Isotope_Mix", y consta de la siguiente sintaxis:

<Isotope_Mix yy> <Temperature xx>

Donde:

yy = Nombre del material que se esta generando

xx = Valor numérico expresado en las unidades correspondientes yy1, yy2, yy3 = Nombres de los isótopos ingredientes

Código DIANA Ignacio Mochi 55 Temperature = Temperatura del material (expresada en grados

Celcius)

Density = Densidad (expresada en gramos/cm3)

Al igual que en el caso de la generación de datos de distintos isótopos, en la generación de la información para los materiales, las entradas permitidas son redundantes, de modo que no es necesario cargar todos los parámetros para todos los materiales. Sin embargo, hay cierta información mínima necesaria para que el programa sea capaz de deducir los parámetros que no le fueron ingresados. Por ejemplo, se puede omitir especificar "SIGMAa" si se especifican "SIGMAf" y "SIGMAcr" (dado que SIGMAa=SIGMAf+SIGMAcr) pero no pueden omitirse "SIGMAa" y "SIGMAcr" por que de este modo no hay información suficiente para que se puedan asignar valores a dichos parámetros.

Al terminar de especificar todos los materiales debe señalarse el fin del comando con la instrucción "END" (al igual que con el caso de los isótopos).

<Zones>

Las zonas son el último eslabón en la cadena de generación de constantes a dos grupos. También, son el primer eslabón en la cadena de calculo del o los reactores.

Hay dos formas de crear zonas (dos sub-comandos):

• New

• Material_Mix

Si se tienen las secciones eficaces (condensadas a dos grupos) de la zona que se desea crear se debe utilizar el sub-comando "New", que tiene la siguiente sintaxis:

yy = Nombre del material a crear

xx = Valor numérico en las unidades que correspondan según la magnitud involucrada

Código DIANA Ignacio Mochi 56 xx1 = Valor numérico correspondiente al grupo rápido

xx2 = Valor numérico correspondiente al grupo térmico SIGMAf = Sección eficaz de fisión

SIGMAa = Sección eficaz de absorción

SIGMAcr = Sección eficaz de captura radiactiva nuSIGMAf = Sección eficaz de "nufision" SIGMAs = Sección eficaz de scattering

SIGMApot = Sección eficaz de captura radiactiva SIGMAtr = Sección eficaz de transporte

SIGMArem = Sección eficaz de remoción del grupo

mu = Coseno medio de scattering pesado con las secciones eficaces de scattering

epsilon = Decremento logarítmico medio de energía pesado con las secciones eficaces de scattering

Temperature = Temperatura del material

Temp_Neutron = Temperatura del campo neutrónico térmico que se encuentra presente en el material

(Generalmente es la temperatura del

moderador de los neutrones; ver sección 2.1) D = Coeficiente de difusión térmica

L = Área de difusión (L2₎

Por el contrario, si se quiere crear una zona mezclando materiales se debe utilizar el sub-comando "Material_Mix", que tiene la siguiente sintaxis:

<Material_Mix yy> <Temperature xx>

Donde:

yy = Nombre de la zona que se está generando

xx = Valor numérico expresado en las unidades correspondientes yy1, yy2, yy3 = Nombres de los materiales ingredientes

xx1, xx2, xx3 = Fracción volumétrica de cada material ingrediente

Temperature = Temperatura de la zona (expresada en grados Celsius)

Análogamente al caso de la generación de materiales, cuando no se desean crear más zonas, debe indicárselo al programa mediante la clave "END".

Si se desean crear zonas para ser utilizadas en un posterior calculo de reactor con el siguiente modulo, es necesario que dichas zonas sean llamadas de una manera particular:

"Fuel1" Zona interior (generalmente combustible)

Código DIANA Ignacio Mochi 57 De otra forma, las claves aceptadas como nombre para una efectiva vinculación de los parámetros necesarios son:

"Fuel1" "Fuel2" "Moderator1" "Moderator2" "Reflector1" "Reflector2"

El motivo de esta repentina rigidización de nombres es que es necesario que el programa pueda vincular la temperatura de la zona que modera los neutrones para generar las secciones eficaces correctamente. Es decir, que el programa utiliza la temperatura de la zona "Moderator1" para calcular las secciones eficaces de las zonas "Fuel1" y "Reflector1" al igual que la temperatura de la zona "Moderator2" para calcular las de las zonas "Fuel2" y "Reflector2". Esta información se utiliza en particular para la aplicación de la corrección de las secciones eficaces que se apartan de la forma clásica de "1/v" (se utiliza el "factor de Wescott").

<Fuel_Materials>

Este comando brinda la posibilidad de efectuar una correccion por heterogeneidad al calculo del reactor. Separados por espacios del mismo se enumeran los materiales que conforman el combustible propiamente dicho (UO2, Umetálico, etc.).

La sintaxis es:

<Fuel_Materials x1 x2 x3 ...> Donde x1, x2, x3 son los materiales combustibles. <Fuel_Geometry>

Para dicha corrección por heterogeneidad es necesario ingresar la geometría del combustible, ya sean "pins", esferas o placas. Esto se realiza a través de este comando y la sintaxis es:

<Fuel_Geometry x>

Donde x es dicha geometría y puede ser: • Slab

• Rod • Pebble

Código DIANA Ignacio Mochi 58 <Fuel>

Este comando indica el espesor de la región combustible para el cálculo heterogéneo. En el caso de placas (MTR) esta longitud es el semi-espesor del meat y en caso de barras cilíndricas o esferas, el radio. La sintaxis es:

Donde x es dicha magnitud en centímetros.

Este comando indica el espesor de la región moderador para el calculo heterogéneo. En el caso de placas (MTR) esta longitud es el semi-espesor del espacio entre placas combustibles (canal de refrigeración) y en caso de barras cilíndricas o esferas, radio de la celda unitaria equivalente de refrigerante. La sintaxis es:

Donde x es dicha magnitud en centímetros.

Este comando finaliza la lista de posibilidades para la creación de un archivo de entrada. Con todas las herramientas presentadas podemos indicarle a DIANA qué tipo de datos queremos obtener, cómo queremos que sean tratados los datos, de donde cargarlos (o brindárselos manualmente) y como presentarlos.

In document Código DIANA Diseño e implementación de un código de cálculo de núcleo analítico por difusión a dos grupos y dos zonas (página 57-67)