Научный сотрудник Северо-Восточного федерального университета Александр Васильев работает над решением методики для переноса нейтронов. Полученные результаты могут использоваться в научно-исследовательских центрах страны, в том числе для решения задач переноса нейтронов в ядерном реакторе.

Среди основных физических процессов, происходящих в ядерном реакторе, основное внимание уделяется переносу нейтронов, рассказывает молодой ученый Международной научно-исследовательской лаборатории многомасштабного математического моделирования и компьютерного вычисления СВФУ. Чтобы предсказать распределение нейтронов, используется довольно сложное интегро-дифференциальное уравнение. Кроме того, распределение нейтронного потока зависит от времени, энергии, пространственных и угловых переменных и других факторов. В практических расчетах ядерных реакторов, как правило, используются различные приближенные формы уравнения переноса нейтронов. Например, большинство кодов нейтронной физики основаны на уравнениях многогрупповой диффузии, объясняет Александр Васильев. 

Реальные динамические нейтронно-физические расчеты требуют использования больших вычислительных сеток в течение больших характерных времен. По этим причинам расчеты реактора могут быть очень вычислительно затратными, подчеркивает он: «При решении этих задач обычно используются методы численного усреднения или различные методы многомасштабного анализа, которые могут значительно уменьшить количество неизвестных за счет построения модели на грубой сетке. Поэтому мы разрабатываем методику понижения порядка модели, основанную на обобщенном многомасштабном методе конечных элементов (GMsFEM)». 

Полученные результаты имеют теоретическое и практическое значение: для построения и использования эффективных вычислительных алгоритмов и прикладного программного обеспечения для приближенного решения задач переноса нейтронов в ядерном реакторе. «На сегодня разработан вычислительный алгоритм обобщенного многомасштабного метода конечных элементов для численного решения задач уравнения диффузии нейтронов в неоднородных средах. В дальнейшем планируем рассмотреть более сложные модели уравнения переноса нейтронов», – резюмирует ученый.

Результаты могут использоваться, в том числе для дальнейшего развития во многих исследовательских и учебно-исследовательских организациях: НИЯУ Московский инженерно-физический институт, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук, Институт математики и информатики СВФУ и других.