Новый открытый программный пакет SAUNA позволяет оценивать точность проектов ядерных реакторов будущего, делая сложные расчеты доступными для всего мира.
Проектирование атомных реакторов четвертого поколения сталкивается с фундаментальной проблемой: как предсказать поведение системы в рамках ограниченности знаний о ядерных процессах? Ученые кафедры Теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» представили решение. Разработанный ими открытый пакет SAUNA (Sensitivity And UNcertainty Analysis) позволяет проводить сложнейший анализ влияния исходных данных с учетом таких аспектов, как чувствительность и неопределенность; подобных инструментов до сих пор не было в открытом доступе.
Почему неопределенность – это опасно?
Любой расчет ядерного реактора – это цепочка математических моделей, основанных на константах, определяющих как часто нейтроны вызывают деление, рассеиваются, захватываются и т.д. До 2000-х годов одной из главных проблем была ограниченность мощности компьютеров, что вело к использованию различных приближений. Сегодня мощность вычислительных устройств позволяет считать с огромной точностью за приемлемое время, но мы еще недостаточно точно знаем сами свойства ядерных материалов.
«Эта проблема особенно остра для реакторов IV поколения, – поясняют авторы разработки. – У нас и в мире нет большого опыта эксплуатации таких установок, как реакторы на быстрых нейтронах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем или с расплавленными солями. Их поведение мы предсказываем в основном теоретически, а погрешности в исходных ядерных данных могут достигать драматических величин».
Например, погрешность расчета ключевого параметра – эффективного коэффициента размножения нейтронов – может достигать нескольких процентов при рассмотрении жидкосолевых реакторов. Для атомной энергетики это огромная величина, ставящая под вопрос безопасность работы установки.
Проблема доступа: секретные коды
До недавнего времени анализом того, как именно та или иная неопределенность влияет на работу реактора, занимались специализированные коды. Но почти все они (SCALE, SUMMON, ИНДЭКС и др.) либо являются коммерческими, либо принадлежат национальным лабораториям США и России и требуют специальной лицензии, а часто и вовсе закрыты. Единственным исключением был инструмент NDaST, который можно скачать, но он его исходный код не является открытым (open-source). Это создавало «разрыв» между данными и их приложением, ограничивая круг исследователей узкими рамками закрытых ведомственных институтов.
SAUNA, созданный в МИФИ, полностью меняет правила игры. Он написан на популярном языке Python и выложен в открытый доступ на GitHub. Это значит, что студент из любой страны или инженер небольшой компании теперь могут не только провести анализ, который раньше требовал покупки дорогого коммерческого софта, но и реализовать собственный новый функционал.
Окончание следует