The reactor dynamics code DYN3D and its trigonal-geometry nodal diffusion model Translated title: Das Reaktordynamikprogramm DYN3D und sein nodales Diffusionsmodell auf Basis trigonaler Geometrie

Abstract

The reactor dynamics code DYN3D is a three-dimensional best-estimate tool for simulating steady states and transients of light-water reactors and innovative reactor designs. An overview of the DYN3D features is provided. This paper further focuses on the recently developed trigonal-geometry diffusion model DYN3D-TRIDIF including a description of the underlying nodal approach and the characteristics of trigonal geometries. Via a mesh refinement study by means of a VVER-1000-type core benchmark using a fine-mesh diffusion reference solution, DYN3D-TRIDIF shows spatial convergence. Furthermore, the performance of DYN3D-TRIDIF is verified by means of a single-assembly problem on pin-cell level. Good agreement between DYN3D-TRIDIF and the detailed-geometry transport reference is achieved with an average deviation in power of less than 1%.

Kurzfassung

Das Reaktordynamikprogramm DYN3D ist ein dreidimensionaler “Best-Estimate”-Code zur Simulation stationärer und transienter Vorgänge in Leichtwasserreaktoren sowie in innovativen Reaktorsystemen. In diesem Artikel wird ein Überblick über die Funktionsvielfalt von DYN3D gegeben und eine der jüngsten Neutronik-Entwicklungen vorgestellt: das nodale Diffusionsmodell auf trigonaler Basis DYN3D-TRIDIF. Hierbei wird auf das zugrunde liegende nodale Verfahren sowie die Spezifika trigonaler Geometrie eingegangen. Mittels einer Untersuchung zur nodalen Gitterverfeinerung anhand eines VVER-1000-Benchmarks mit Feingitter-Diffusions-Referenzlösung wird die räumliche Konvergenz von DYN3D-TRIDIF gezeigt. Des Weiteren wird die Leistungsfähigkeit der Methode an einem Einzelbrennelementproblem auf Pin-Zell-Ebene verifiziert, wobei die DYN3D-TRIDIF-Ergebnisse mit einem mittleren Leistungsfehler kleiner 1% in guter Übereinstimmung mit der geometrisch detaillierten Transportreferenzlösung liegen.