Analytical representation of the solution of the space kinetic diffusion equation in a one-dimensional and homogeneous domain
DOI:
https://doi.org/10.15392/bjrs.v7i2B.389Palavras-chave:
neutron diffusion equation, Taylor series, modified Adomian Decomposition methodResumo
In this work we solve the space kinetic diffusion equation in a one-dimensional geometry considering a homogeneous domain, for two energy groups and six groups of delayed neutron precursors. The proposed methodology makes use of a Taylor expansion in the space variable of the scalar neutron flux (fast and thermal) and the concentration of delayed neutron precursors, allocating the time dependence to the coefficients. Upon truncating the Taylor series at quadratic order, one obtains a set of recursive systems of ordinary differential equations, where a modified decomposition method is applied. The coefficient matrix is split into two, one constant diagonal matrix and the second one with the remaining time dependent and off-diagonal terms. Moreover, the equation system is reorganized such that the terms containing the latter matrix are treated as source terms. Note, that the homogeneous equation system has a well known solution, since the matrix is diagonal and constant. This solution plays the role of the recursion initialization of the decomposition method. The recursion scheme is set up in a fashion where the solutions of the previous recursion steps determine the source terms of the subsequent steps. A second feature of the method is the choice of the initial and boundary conditions, which are satisfied by the recursion initialization, while from the first recursion step onward the initial and boundary conditions are homogeneous. The recursion depth is then governed by a prescribed accuracy for the solution.
Downloads
Referências
ADOMIAN, G. A review of the decomposition method in applied mathematics. Journal of Math-ematical Analysis and Applications, v.135, p. 501-544, 1988.
ADOMIAN, G. Solving Frontier Problems of Physics: The Decomposition Method. Springer Netherlands, 1994.
ADOMIAN, G.; RACH, R. Modified Adomian polynomials. Mathematical and Computer Mod-elling, v. 24, p. 39-46, 1996.
CEOLIN, C. Solução Analítica da Equação Cinética de Difusão Multigrupo de Nêutrons em Geometria Cartesiana Unidimensional Pela Técnica da Transformada Integral. UFRGS, Dis-sertação de Mestrado, Porto Alegre/RS, 2010.
CEOLIN, C.; VILHENA, M. T.; BODMANN, B. E. J.; ALVIM, A. C. M. On the Analytical So-lution of the Multi Group Neutron Diffusion Kinetic Equation in a Multilayered Slab, In: INTER-NATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2011, Belo Horizonte. Annals… Belo Horizonte: Comissão Nacional de Energia Nuclear, 2011.
CEOLIN, C.; SCHRAMM, M.; VILHENA, M. T.; BODMANN, B. E. J. On an evaluation of the continuous flux and dominant eigenvalue problem for the steady state multi-group multi-layer neu-tron diffusion equation, In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2013, Recife. Annals... Recife: Comissão Nacional de Energia Nuclear, 2013.
CEOLIN, C.; SCHRAMM, M.; BODMANN, B. E. J.; VILHENA, M. T.; LEITE, D. Q. On an analytical evaluation of the flux and dominant eigenvalue problem for the steady state multi-group multi-layer neutron diffusion equation. Kerntechnik, v. 79, p. 430-435, 2014.
CEOLIN, C. A equação unidimensional de difusão de nêutrons com modelo multigrupo de energia e meio heterogêneo: avaliação do fluxo para problemas estacionários e de cinética. PROMEC/UFRGS, Tese de Doutorado, Porto Alegre/RS, 2014.
CEOLIN, C.; SCHRAMM, M.; VILHENA, M. T.; BODMANN, B. E. J. On the Neutron multi-group kinetic diffusion equation in a heterogeneous slab: An exact solution on a finite set of discrete points. Annals of Nuclear Energy, v. 76, p. 271-282, 2015.
CEOLIN, C.; SCHRAMM, M.; BODMANN, B. E. J.; VILHENA, M. T. On progress of the solu-tion of the stationary 2-dimensional neutron diffusion equation: A polynomial approximation meth-od with error analysis, In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2015, São Paulo. Annals... São Paulo: Comissão Nacional de Energia Nuclear, 2015.
PETERSEN, C. Z. Solução Analítica das equações da Cinética Pontual e Espacial da Teoria de Difusão de Nêutrons pelas técnicas da GITT e Decomposição. PROMEC/UFRGS, Tese de Dou-torado, Porto Alegre/RS, 2011.
PETERSEN, C. Z.; DULLA, S.; VILHENA, M. T.; RAVETTO, P.; BODMANN, B. On the Ana-lytical Solution of the Multigroup Neutron Kinetics Diffusion Equations in Homogeneous Parallele-piped, In: INTERNATIONAL NUCLEAR ATLANTIC CONFERENCE, 2011, Belo Horizon-te. Annals.. Belo Horizonte: Comissão Nacional de Energia Nuclear, 2011.
SCHRAMM, M. An algorithm to multi-group two-dimensional neutron diffusion kinetics in nuclear reactors cores. PROMEC/UFRGS, Tese de Doutorado, Porto Alegre/RS,2016.
SILVA, M. W.; LEITE, S. B.; VILHENA, M. T.; BODMANN, B. E. J. On an analytical represen-tation for the solution of the neutron point kinetics equation free of stiffness. Annals of Nuclear Energy, v.71, p. 97-102, 2014.
TUMELERO, F. Solução das equações da cinética pontual de nêutrons com e sem retroalimen-tação de temperatura pelo método da aproximação polinomial. PPGMMAT/UFPel, Dissertação de Mestrado, Pelotas/RS, 2015.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Direitos autorais (c) 2019 Brazilian Journal of Radiation Sciences

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.
Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/