[논문 리뷰] Watt parameters for the Los Alamos Model : Subroutine getab

J. P. Lestone|arXiv (Cornell University)|2014. 09. 18.

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 16 MeV까지의 입사 중성자 에너지에서 235U, 238U, 및 239Pu의 열화합성 중성자에 대한 워트 스펙트럼 파라미터(a 및 b)를 계산하는 서브루틴 getab을 제시한다. 이는 로스 앨라모스 모델에서 유도된 보간된 데이터를 사용하여, 몬테카를로 시뮬레이션에서 에너지에 따라 변하는 a 및 b 값을 제공함으로써 정확한 시뮬레이션을 가능하게 한다.

ABSTRACT

Many neutron transport Monte-Carlo codes can randomly sample fission neutron energies from a Watt spectrum. The quality of simulations depends on how well the Watt spectrum represents the true energy spectrum of the fission neutrons, and on one's choice of the Watt parameters a and b. The energy spectra of fission neutrons have been calculated and tabulated for the neutron induced fission of 235,238U and 239Pu as a function of incoming neutron energy by Madland using the Los Alamos Model. Each of these energy spectra are mapped into time-of-flight space and fitted with a Watt spectrum. A subroutine getab has been written to interpolate these results, so that Watt a and b parameters can be estimated for all incoming neutron energies up to ~16 MeV.

연구 동기 및 목표

• 다양한 입사 중성자 에너지 범위에서 주요 악티니다이드에 대해 정확하고 보간된 워트 파라미터(a 및 b)를 제공하기 위해.
• 로스 앨라모스 모델에서 유도된 현실적인 에너지 스펙트럼을 사용하여 중성자 이동 몬테카를로 시뮬레이션의 정밀도를 향상시키기 위해.
• 입사 에너지에 따라 부드럽게 변화하는 파라미터를 사용하여, 워트 분포를 기반으로 한 체계적인 중성자 에너지 샘플링을 가능하게 하기 위해.
• 235U, 238U, 및 239Pu에 대해 정밀한 열화합성 중성자 에너지 분포를 표현할 필요가 있는 핵 데이터 응용 분야를 지원하기 위해.
• 16 MeV까지의 입사 중성자 에너지 범위에서 사전 계산된 a 및 b 값의 보간을 가능하게 하는 계산 도구(서브루틴 getab)를 제공하기 위해.

제안 방법

• 235U, 238U, 및 239Pu의 열화합성 중성자 에너지 스펙트럼은 다양한 입사 중성자 에너지에서 로스 앨라모스 모델을 사용하여 계산되었다.
• 이 스펙트럼들은 실험 조건을 시뮬레이션하기 위해 시간-비행도 공간으로 매핑되었다.
• 각 시간-비행도 스펙트럼은 워트 분포에 적합되어 파라미터 a 및 b가 추출되었다.
• 입사 중성자 에너지까지 16 MeV 범위에서 a 및 b 값의 룩업 테이블이 생성되었다.
• 서브루틴 getab는 표에 기반한 선형 보간을 통해 임의의 중간 에너지에서 a 및 b 값을 추정한다.
• 이 방법은 몬테카를로 중성자 이동 코드에 통합하기에 적합한 부드럽고 연속적인 파라미터 추정을 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 주요 악티니다이드에 대해 넓은 범위의 입사 중성자 에너지에서 워트 파라미터(a 및 b)를 정확하게 결정하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 로스 앨라모스 모델의 이산 표본 데이터에서 연속적인 a 및 b 값을 유도하기 위한 최적의 보간 방법은 무엇인가?
• RQ3 보간된 a 및 b 파라미터가 시간-비행도 공간에서 실제 열화합성 중성자 에너지 스펙트럼을 얼마나 정확하게 재현하는가?
• RQ4 235U, 238U, 및 239Pu에 대해 a 및 b 파라미터는 입사 중성자 에너지에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ5 몬테카를로 시뮬레이션에서 실시간으로 사용 가능한 a 및 b 값을 제공하기 위한 계산적으로 효율적인 서브루틴을 개발할 수 있는가?

주요 결과

• 서브루틴 getab는 16 MeV까지의 입사 중성자 에너지에서 높은 정확도로 워트 파라미터(a 및 b)를 보간하는 데 성공하였다.
• 보간된 파라미터는 시간-비행도 데이터에 적합되었을 때 원본 로스 앨라모스 모델의 열화합성 스펙트럼을 최소한의 편차로 재현하였다.
• a 및 b 파라미터는 입사 중성자 에너지에 따라 체계적으로 변화하며, 열화합성 중성자 방출의 에너지 의존성을 반영한다.
• 이 방법은 워트 분포를 사용하여 몬테카를로 시뮬레이션에서 일관되고 재현 가능한 열화합성 중성자 에너지 샘플링을 가능하게 한다.
• 표본 데이터 및 서브루틴는 로스 앨라모스 국립연구소 보고서 LA-UR-07-6090의 일부로 공개되어 있다.
• 이 접근법은 실제 열화합성 중성자 스펙트럼을 중성자 이동 코드에 통합하기 위한 신뢰할 수 있고 표준화된 방법을 제공한다.