Desarrollo de métodos variacionales para la optimización de fuentes de neutrones fríos

En este trabajo, desarrollamos teóricamente e implementamos computacionalmente técnicas de Monte Carlo para el cálculo de magnitudes adjuntas en moderadores criogénicos. Dichas magnitudes permiten establecer la contribución relativa de los diversos puntos del moderador a los efectos de proveer neutr...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Márquez, Ariel
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2022
Materias:
Neutrónica
Cold neutrons
Neutrones fríos
Variational methods
Métodos variacionales
Monte Carlo methods
Método de Monte Carlo
[Neutronics
Adjoint function
Función adjunta ]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1073/1/1Marquez.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description En este trabajo, desarrollamos teóricamente e implementamos computacionalmente técnicas de Monte Carlo para el cálculo de magnitudes adjuntas en moderadores criogénicos. Dichas magnitudes permiten establecer la contribución relativa de los diversos puntos del moderador a los efectos de proveer neutrones de una cierta calidad especificada. Por otro lado, se relacionan las mismas magnitudes con el principio variacional a primer orden asociado al cambio de forma del sistema moderador. Esto permite reconocer el impacto que tendrá sobre la corriente de neutrones fríos un determinado cambio geométrico, en forma previa a su cálculo explícito. Como resultado principal de nuestro estudio calculamos una magnitud adjunta Γ†v que, integrada en una región volumétrica cercana al borde del moderador, permite predecir con una exactitud del 3% el cambio que existirá en la corriente de neutrones de interés al remover dicha región, aún para cambios volumétricos considerables. Aplicando dicho concepto a una fuente fría cilíndrica de orthodeuterio de 21 litros, Γ†v revela una baja sensibilidad a los cambios geométricos cuando se comparan fuentes frías del mismo volumen, siempre y cuando su forma externa siga aproximadamente las curvas de nivel de dicha magnitud. Asimismo, Γ† v justifica −en ciertos casos− la incorporación de cavidades reentrantes adyacentes a la ventana de extracción, lo cual permite ganancias de hasta un 18%. Esta ventaja pudo ser extendida a volúmenes iniciales menores a través del agregado de hidrógeno. Por otro lado, se estudiaron diversos criterios de aceptación de neutrones, los cuales se incorporan mediante la condición de borde del problema adjunto. Se concluyó que, ante el requerimiento de neutrones con combinaciones ángulo-energía tales que permitan su transporte en una guía de neutrones, la optimización geométrica del moderador no depende del factor de calidad m de la guía. Contrariamente, al requerir sólo una energía máxima del neutrón, el volumen óptimo de moderador varía sensiblemente con dicha energía.
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