구형에서 중성자 수송방정식의 유한요소법에 의한 해석

Finite Element Analysis of the Neutron Transport Equation in Spherical Geometry

일차원 구에서 유한요소법의 Galerkin formulation이 일차형태의 단일 에너지 중성자 수송방정식의 적분법에 적용되었다. 구분적으로 1차 혹은 2차인 Lagrange 다항식들이 선형대수 방정식들의 집합을 만들기 위해 적분법에 있는 각의존 중성자속(angular flux)에 대하여 활용되었다. 수치해석이 균질구에서의 임계문제와 비균질구에서의 scalar flux 분포에 대해서 행해졌다. 공간과 각에 대하여 연속적인 유한요소를 사용한 균질구에서의 임계문제에 대한 유한요소법의 결과들은 이론적인 해들자 비교되었다. 비균질 문제에서는 각자 공간에 대하여 불연속 유한요소를 사용하여 구한 scalar flux 분포는 ANISN code에 의한 계산결과와 잘 일치하였다.

The Galerkin formulation of the finite element method is applied to the integral law of the first-order form of the one-group neutron transport equation in one-dimensional spherical geometry. Piecewise linear or quadratic Lagrange polynomials are utilized in the integral law for the angular flux to establish a set of linear algebraic equations. Numerical analyses are performed for the scalar flux distribution in a heterogeneous sphere as well as for the criticality problem in a uniform sphere. For the criticality problems in the uniform sphere, the results of the finite element method, with the use of continuous finite elements in space and angle, are compared with the exact solutions. In the heterogeneous problem, the scalar flux distribution obtained by using discontinuous angular and spatical finite elements is in good agreement with that from the ANISN code calculation.