MOOSE (software)

ELK es una biblioteca para núcleos comunes, condiciones de contorno y clases base de materiales. ^{[ 4 ]}

YAK es una biblioteca de acciones comunes, núcleos, condiciones de contorno y clases base de materiales para aplicaciones de transporte de radiación. Actualmente, YAK está integrado con RattleSnake (transporte de radiación de Sn en múltiples grupos), Pronghorn (difusión en múltiples grupos) y Critter (retroalimentación de temperatura en múltiples escalas de longitud).

BISON fue la primera aplicación "animal" basada en MOOSE, y es un código de rendimiento de combustible nuclear basado en elementos finitos aplicable a una variedad de formas de combustible incluyendo barras de combustible de reactores de agua ligera , partículas de combustible TRISO y combustible de barras y placas metálicas. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} Resuelve las ecuaciones completamente acopladas de termomecánica y difusión de especies e incluye física de combustible importante como la liberación de gases de fisión y la degradación de propiedades de materiales con el quemado. BISON se basa en el marco MOOSE ^{[ 8 ]} y, por lo tanto, puede resolver eficientemente problemas en geometrías axisimétricas bidimensionales o tridimensionales utilizando estaciones de trabajo estándar o grandes computadoras de alto rendimiento . Se implementan modelos de plasticidad , crecimiento por irradiación y fluencia térmica y por irradiación para materiales de revestimiento. También hay modelos disponibles para simular la transferencia de calor en el espacio, el contacto mecánico y la evolución de la presión del espacio/ plenum con el volumen del plenum, la temperatura del gas y la adición de gases de fisión. BISON también está acoplado a una capacidad de simulación de propiedades de materiales de campo de fase a mesoescala basada en MOOSE. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

MARMOT es un código de campo de fase basado en elementos finitos para modelar la evolución de la microestructura inducida por irradiación . MARMOT predice el efecto del daño por radiación en la evolución de la microestructura, incluyendo la nucleación y el crecimiento de vacíos, el crecimiento de burbujas, la migración de límites de grano y la difusión y segregación de gases. Las ecuaciones de campo de fase se pueden acoplar con la conducción de calor y la mecánica de sólidos de ELK para considerar el efecto de los gradientes de temperatura y tensión en la evolución. Además, MARMOT calcula el efecto de la evolución de la microestructura en varias propiedades del material a granel, incluyendo la conductividad térmica y la porosidad . Una vez calculadas las propiedades a granel, se pueden transferir a BISON para una simulación del rendimiento del combustible. Este acoplamiento entre MARMOT y BISON se ha logrado en el código híbrido BARMOT. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

FALCON se está desarrollando para permitir la simulación del comportamiento estrechamente acoplado fluido-roca en yacimientos hidrotermales y de sistemas geotérmicos de ingeniería (EGS) , apuntando a la dinámica de la estimulación de fracturas, flujo de fluidos, deformación de la roca y transporte de calor en un único código integrado, con el objetivo final de proporcionar una herramienta que pueda usarse para probar la viabilidad de EGS en los Estados Unidos y en todo el mundo. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} Las predicciones confiables del rendimiento del yacimiento de los sistemas EGS requieren un modelado preciso y robusto para los procesos acoplados térmico-hidrológico-mecánico. Convencionalmente, este tipo de problemas se resuelven utilizando métodos de división de operadores , generalmente acoplando un simulador de flujo subsuperficial y transporte de calor con un simulador de mecánica de sólidos a través de archivos de entrada. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} FALCON elimina la necesidad de utilizar métodos de división de operadores para simular estos sistemas, y la escalabilidad de las aplicaciones compatibles con MOOSE permite simular estos procesos estrechamente acoplados a escala de yacimiento, lo que permite examinar el sistema en su conjunto (algo que las metodologías de división de operadores generalmente no pueden hacer). ^{[ 21 ] [ 22 ]}

El transporte reactivo (RAT) se ha desarrollado para resolver problemas de transporte reactivo en medios porosos subterráneos que involucran procesos físicos altamente acoplados no linealmente de flujo de fluidos , transporte de solutos , reacciones biogeoquímicas e interacciones medio-solución. Estos problemas son comunes en varios sistemas subterráneos diseñados, como la remediación ambiental , los sistemas geotérmicos mejorados y el secuestro geológico de dióxido de carbono. Actualmente, la física que se puede acoplar en RAT incluye: flujo de fluidos monofásico en medios porosos, transporte por advección , dispersión y difusión, reacción cinética acuosa, reacción de equilibrio acuoso, reacción cinética de precipitación/disolución de minerales y relación porosidad-permeabilidad de Carmen-Kozeny. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

Este software no debe confundirse con la Herramienta de Análisis de Reactores ^{[ 25 ]} (RAT), que es un conjunto de herramientas basado en ROOT ^{[ 26 ]} y GEANT4 ^{[ 27 ]} para simulaciones microfísicas de detectores de centelleo utilizados en experimentos de neutrinos y materia oscura, incluidos Braidwood, SNO+ y DEAP-3600.

RELAP-7 es la herramienta de próxima generación en la serie de aplicaciones de análisis de seguridad/sistemas RELAP y se basa en el marco del entorno de desarrollo y ejecución MOOSE . ^{[ 28 ] [ 29 ]} RELAP-7 conservará y mejorará la capacidad de análisis básica de RELAP5. Las cuatro mejoras principales son: 1) Un modelo de flujo bifásico de siete ecuaciones bien planteado (líquido, gas y presiones de interfaz) frente al obsoleto modelo de flujo de seis ecuaciones mal planteado (velocidad del sonido de la mezcla no física) que se encuentra en RELAP5; 2) Aproximaciones numéricas mejoradas que dan como resultado una precisión de segundo orden tanto en el espacio como en el tiempo frente a las aproximaciones de primer orden en RELAP5; 3) Integración temporal acoplada implícitamente para transitorios de larga duración, como proporcionar el comportamiento de la planta para evaluaciones del ciclo de vida completo del combustible ; y 4) la capacidad de acoplarse fácilmente a simuladores centrales multidimensionales que se están desarrollando en otros programas (NEAMS, CASL, ATR LEP). ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

Pronghorn se desarrolló originalmente para la simulación del concepto VHTR de lecho de guijarros refrigerado por gas . Las capacidades actuales de Pronghorn incluyen flujo de fluido poroso acoplado transitorio y estacionario y conducción de calor en estado sólido con un modelo de difusión multigrupo estándar (es decir, fuente fija, criticidad y dependiente del tiempo). ^{[ 33 ]} Las capacidades añadidas recientemente incluyen un esquema de aceleración no lineal para problemas de criticidad y un modelo termofluídico simple para el concepto de reactor prismático. Las capacidades futuras incluirán un modelo de flujo multifásico más avanzado (para estudiar los efectos de la capa límite térmica) y un modelo de transporte de radiación. La física se puede resolver en un espacio tridimensional cartesiano (x, y, z) o cilíndrico ( r, q, z ), con modelos de retroalimentación térmica precursora y adiabática . Este código ha sido validado con el problema de referencia PBMR400. Utilizando Pronghorn, se han realizado simulaciones de eyección de barras para termofluidos/neutrónica tanto para reactores refrigerados por gas de lecho de guijarros como prismáticos y problemas de referencia de LWR acoplados termoneutrónicos simples. ^{[ 34 ] [ 35 ]}