memadukan perangkat lunak komputasi untuk analisis desain reaktor

Memadukan Perangkat Lunak Komputasi Untuk Analisis Desain Reaktor

D. Andiwijayakusuma

Bidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

Analisis Reaktor

Mekanika

Struktur

Neutronik

Termalhidrolik

Latar BelakangBidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

Perangkat Lunak Analisis

Data Nuklir

NJOY, CASMO dll

Aspek Neutronik

MCNP

SRAC

Aspek Termalhidrolik

COBRA

FLUENT

openFOAM

Aspek Struktur

ANSYS

NASTRAN


Analisis Reaktor yang Kompleks

Diperlukan perangkat lunak untuk melakukan analisis

Banyaknya Penggunaan Perangkat Lunak yang sudah Proven

Latar Belakang (lanjutan)


Membeli Perangkat Lunak yang sudah jadi

Membuat Sendiri

PerangkatLunak

Pilihan ...

Mempelajari sambil

Menggabungkan Perangkat Lunak Yang

sudah digunakan


Banyak perangkat lunak

yang sudah dibeli dan digunakan

Perangkat lunak yang dibeli dan

digunakan sudah proven

Kebutuhan Analisis yang

mendesak

Coupling Code

Pertimbangan


Integration Code

•Two or more code are Merged•New Code

Coupling Code

•Interconnecting Code•Modification Code

Perbedaan

IAEA-TECDOC-1539, Use and Development of Coupled Computer Codes forthe Analysis of Accidents at Nuclear Power Plants

Proceedings of a technical meetingheld in Vienna, 26–28 November 2003


Yang telah berhasil dicoupling...

IAEA-TECDOC-1539, Use and Development of Coupled Computer Codes forthe Analysis of Accidents at Nuclear Power Plants

Proceedings of a technical meetingheld in Vienna, 26–28 November 2003


Hasil Analisis Lebih Cepat dan Handal

• Pertukaran data yang mudah dan otomatis

Waktu dan biaya pembuatan code diminimalisir

• Pembuatan antar muka pada hal tertentu saja

Minimalisasi Validasi dan Verifikasi

• Code yang dicoupling sudah proven

Waktu untuk mempelajari code sangat sedikit

• Sudah banyak pengguna yang menggunakan code yang di coupling

Keuntungan Coupling Code


Metoda Coupling

Domain Solver adalah perangkat

lunak Analisis yang akan di coupling

Computer Model yang memodelkan kasus,

misal : model geomeri, parameter fisis dll

Master Program mengatur prosedur

coupling misal : pertukaran data I/O, parameter control dll


1. Dimulai dari Existing State Of the Art

• Neutronik MCNP• TermalHidrolik/Flow COBRA, FLUENT,openFOAM• Struktural ANSYS,NASTRAN

2. Definisikan Kebutuhan

• Kasus Spesifik• Batasan yang jelas

3. Implementasi

4. Validasi dan Verifikasi

Rapid Development Prototyping

5. Kembali ke Tahap2 utk memperbaiki/pengembangan terhadap kebutuhan pada kasus tertentu


NeutronikTermalhidrolik

NeutronikTermalFlow

NeutronikTermalhidrolik / TermalFlowStruktural

Apa yang akan di coupling ?

Validasi dan Verifikasi


NTHCNeutronik

Termal Hidrolik Coupling

Neutronik

MCNP

Termal Hidroli

kCOBRA

Neutronik - Termalhidrolik


“A major part of the work was to develop and implement methods to update the

cross section library with the temperature distribution calculated by

STAR-CD (Thermalhydraulic code) for every region”

Bagian Utama Coupling Neutronik - Termalhidrolik

Volkan Seker, Justin W. Thomas and Thomas J. Downar, Coupled Neutronics and Thermal-Hydraulics Simulations

Using Monte Carlo and CFD


Cross SectionNJOY

NeutronikMCNP

TermalhidrolikCOBRA

Siklus PerhitunganBidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

“Online updating”, pada saat coupling dijalankan

• Waktu perhitungan sistem relatif lama• Hasil lebih akurat

Pre-generate : selisih temperatur tinggi

• Waktu perhitungan sistem relatif singkat• Library cross section sedikit • Hasil relatif kurang akurat

Pre-generate : selisih temperatur rendah

• Waktu perhitungan sistem relatif singkat• Library cross section banyak• Hasil relatif akurat

Teknik update Cross Section


Meshing Grid


MURE User Guide Version 1, LPSC 0912 Report

Zona Radial dan Axial


Flow ChartSTART

STOP

i=0

i=i+1

Run MCNP

Run COBRA

zifzif

zizi

zizi

TT

TT

,1,

,1,

,1,

)(,, zfzz TTsiInisialisa

zie ,

zifzizi TT,,, ,,

1. Inisialisasi Densitas Air, Temperatur Air, dan Temperatur Bahan Bakar

2. Inisialisasi Iterasi=03. Iterasi ke-1 dimulai4. Perhitungan Neutronik MCNP

menghasilkan output distribusi daya

5. Hasil output Distribusi daya dari MCNP dijadikan input distribusi pembangkit panas pada COBRA dan menghasilkan output meng-update harga Densitas Air, Temperatur Air, dan Temperatur Bahan Bakar

6. Pengecekan apakah hasil sudah memenuhi kriteria konvergen. Jika tidak maka kembali ke langkah 3


Generate input file MCNP case Generate Cross Section untuk setiap nuklida

yang digunakan Pembuatan master program untuk

mengendalikan prosedur coupling

Perkembangan...Bidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

MCNP ModelBidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

Next... Generate COBRA input file berkesesuaian

dengan MCNP file Test coupling code Validasi dan Verifikasi


Coupling Code sebagai solusi untuk melakukan analisis multi aspek, misal dari aspek neutronik dan termalhidrolik

Dengan coupling neutronik – termalhidrolik diharapkan bisa menganalisis perilaku dalam teras atau bahan bakar reaktor secara simultan dari sisi aspek neutronik dan termalhidrolik.

KesimpulanBidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

IAEA-TECDOC-1539, Use and Development of Coupled Computer Codes for the Analysis of Accidents at Nuclear Power Plants, Proceedings of a technical meetingheld in Vienna, 26–28 November 2003.

Volkan Seker, Justin W. Thomas and Thomas J. Downar, Coupled Neutronics and Thermal-Hydraulics Simulations Using Monte Carlo and CFD.

C.L Waata, Institut fur Kern- Und Energietechnik Programm Nukleare Sicherheitsforschung, Coupled Neutronics/Thermal-Hydraulics Analysis of a High-Performance Light-Water Reactor Fuel Assembly.

Ery Djunaedy, Faculteit Bouwkunde Technische Universiteit Eindhoven, External Coupling between building energy simulation and computational fluids dynamic.

ReferensiBidang KomputasiPusat pengembangan Informatika NuklirBadan Tenaga Nuklir Nasional

Terima Kasih


memadukan perangkat lunak komputasi untuk analisis desain reaktor

Documents