Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gomes, Rodrigo Reis
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13648
Resumo: In this work, three techniques for numerically solving one-speed neutral particle inverse transport problems for nuclear engineering applications are developed. It is well known that direct steady-state monoenergetic transport problems are characterized by estimating the flux of particles as a distribution function of space and direction-of-motion independent variables, when the material parameters (cross sections), the geometry, and the incoming flux at the boundaries of the domain (boundary conditions), as well as the interior source distribution are known. Conversely, inverse problems, in this work, seek for estimates to the incident boundary flux, or interior source, or void fractions in homogeneous slabs. The mathematical model used for direct and inverse problems is the time-independent one-speed slab-geometry transport equation with linearly anisotropic scattering in the discrete ordinates (SN) formulation. In the boundary-value inverse problems, given the existing flux at one boundary of the slab, as measured by a neutron detector, for example, we seek for accurate estimate for the incident flux at the opposite boundary. On the other hand, in the interior source inverse SN problems, we seek for accurate estimate for the interior source stored within the slab for shielding purpose, given the exiting flux at the boundary of the slab. Furthermore, as with the void fraction inverse SN problems, given the exiting flux at one boundary of the slab due to prescribed incident flux at the opposite boundary, we seek for accurate estimate of the void fraction within the slab in the context of non-destructive testing applications in industry. The computer code developed in this work presents the coarse-mesh spectral Green s function (SGF) nodal method for direct SN problems in slab geometry to generate accurate numerical solutions to the three inverse SN problems described above. For the boundary-value and interior source inverse SN problems, we use the proportionality property of the leakage of particles; moreover, for the void fraction inverse SN problems, we offer the technique that we refer to as the physical bisection method. We present numerical results to illustrate the accuracy of the three techniques, as described in this dissertation.
id UERJ_b6cdad4ac7d195c42741f0b0becf41c6
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/13648
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str 2903
spelling Barros, Ricardo Carvalho dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781140T0Alvim, Antônio Carlos Marqueshttp://lattes.cnpq.br/7040082970555770Alves Filho, Hermeshttp://lattes.cnpq.br/8509299951934973Zani, José Humbertohttp://lattes.cnpq.br/2072178311397599Domingos, Roberto Pinheirohttp://lattes.cnpq.br/0109837868064895http://lattes.cnpq.br/8694108711960275Gomes, Rodrigo Reis2021-01-07T14:37:14Z2012-07-122012-01-15GOMES, Rodrigo Reis. Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas. 2012. 98 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2012.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13648In this work, three techniques for numerically solving one-speed neutral particle inverse transport problems for nuclear engineering applications are developed. It is well known that direct steady-state monoenergetic transport problems are characterized by estimating the flux of particles as a distribution function of space and direction-of-motion independent variables, when the material parameters (cross sections), the geometry, and the incoming flux at the boundaries of the domain (boundary conditions), as well as the interior source distribution are known. Conversely, inverse problems, in this work, seek for estimates to the incident boundary flux, or interior source, or void fractions in homogeneous slabs. The mathematical model used for direct and inverse problems is the time-independent one-speed slab-geometry transport equation with linearly anisotropic scattering in the discrete ordinates (SN) formulation. In the boundary-value inverse problems, given the existing flux at one boundary of the slab, as measured by a neutron detector, for example, we seek for accurate estimate for the incident flux at the opposite boundary. On the other hand, in the interior source inverse SN problems, we seek for accurate estimate for the interior source stored within the slab for shielding purpose, given the exiting flux at the boundary of the slab. Furthermore, as with the void fraction inverse SN problems, given the exiting flux at one boundary of the slab due to prescribed incident flux at the opposite boundary, we seek for accurate estimate of the void fraction within the slab in the context of non-destructive testing applications in industry. The computer code developed in this work presents the coarse-mesh spectral Green s function (SGF) nodal method for direct SN problems in slab geometry to generate accurate numerical solutions to the three inverse SN problems described above. For the boundary-value and interior source inverse SN problems, we use the proportionality property of the leakage of particles; moreover, for the void fraction inverse SN problems, we offer the technique that we refer to as the physical bisection method. We present numerical results to illustrate the accuracy of the three techniques, as described in this dissertation.Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio (condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos. Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas. O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de malha grossa spectral Green s function (SGF) para os problemas diretos SN em geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito nesta tese.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:37:14Z No. of bitstreams: 1 Tese_RodrigoReisGomes.pdf: 7926397 bytes, checksum: e25a7f1979c53c53818eb59d470a2ec3 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:37:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_RodrigoReisGomes.pdf: 7926397 bytes, checksum: e25a7f1979c53c53818eb59d470a2ec3 (MD5) Previous issue date: 2012-01-15Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoNuclear engineering inverse problemsNeutral particle transportIncidence, source, detection and measurement of radiationVoid fractionDiscrete ordinatesSGF direct methodProblemas inversos em engenharia nuclearTransporte de partículas neutrasIncidência, fonte, detecção e medição de radiaçãoFração de vazioOrdenadas discretasMétodo direto SGFNêutrons Transporte Modelos matemáticosTeoria cinética do transporte Métodos das ordenadas discretas Métodos de simulaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEARSimulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretasSimulations of inverse problems with applications one-speed neutral particle transport in slab-geometry discrete ordinates formulation.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALTese_RodrigoReisGomes.pdfapplication/pdf7926397http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13648/1/Tese_RodrigoReisGomes.pdfe25a7f1979c53c53818eb59d470a2ec3MD511/136482024-02-27 15:26:43.066oai:www.bdtd.uerj.br:1/13648Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:43Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Simulations of inverse problems with applications one-speed neutral particle transport in slab-geometry discrete ordinates formulation.
title Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
spellingShingle Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
Gomes, Rodrigo Reis
Nuclear engineering inverse problems
Neutral particle transport
Incidence, source, detection and measurement of radiation
Void fraction
Discrete ordinates
SGF direct method
Problemas inversos em engenharia nuclear
Transporte de partículas neutras
Incidência, fonte, detecção e medição de radiação
Fração de vazio
Ordenadas discretas
Método direto SGF
Nêutrons Transporte Modelos matemáticos
Teoria cinética do transporte Métodos das ordenadas discretas Métodos de simulação
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR
title_short Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
title_full Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
title_fullStr Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
title_full_unstemmed Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
title_sort Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas
author Gomes, Rodrigo Reis
author_facet Gomes, Rodrigo Reis
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Barros, Ricardo Carvalho de
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781140T0
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Alvim, Antônio Carlos Marques
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7040082970555770
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Alves Filho, Hermes
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8509299951934973
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Zani, José Humberto
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2072178311397599
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Domingos, Roberto Pinheiro
dc.contributor.referee4Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0109837868064895
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8694108711960275
dc.contributor.author.fl_str_mv Gomes, Rodrigo Reis
contributor_str_mv Barros, Ricardo Carvalho de
Alvim, Antônio Carlos Marques
Alves Filho, Hermes
Zani, José Humberto
Domingos, Roberto Pinheiro
dc.subject.eng.fl_str_mv Nuclear engineering inverse problems
Neutral particle transport
Incidence, source, detection and measurement of radiation
Void fraction
Discrete ordinates
SGF direct method
topic Nuclear engineering inverse problems
Neutral particle transport
Incidence, source, detection and measurement of radiation
Void fraction
Discrete ordinates
SGF direct method
Problemas inversos em engenharia nuclear
Transporte de partículas neutras
Incidência, fonte, detecção e medição de radiação
Fração de vazio
Ordenadas discretas
Método direto SGF
Nêutrons Transporte Modelos matemáticos
Teoria cinética do transporte Métodos das ordenadas discretas Métodos de simulação
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR
dc.subject.por.fl_str_mv Problemas inversos em engenharia nuclear
Transporte de partículas neutras
Incidência, fonte, detecção e medição de radiação
Fração de vazio
Ordenadas discretas
Método direto SGF
Nêutrons Transporte Modelos matemáticos
Teoria cinética do transporte Métodos das ordenadas discretas Métodos de simulação
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NUCLEAR
description In this work, three techniques for numerically solving one-speed neutral particle inverse transport problems for nuclear engineering applications are developed. It is well known that direct steady-state monoenergetic transport problems are characterized by estimating the flux of particles as a distribution function of space and direction-of-motion independent variables, when the material parameters (cross sections), the geometry, and the incoming flux at the boundaries of the domain (boundary conditions), as well as the interior source distribution are known. Conversely, inverse problems, in this work, seek for estimates to the incident boundary flux, or interior source, or void fractions in homogeneous slabs. The mathematical model used for direct and inverse problems is the time-independent one-speed slab-geometry transport equation with linearly anisotropic scattering in the discrete ordinates (SN) formulation. In the boundary-value inverse problems, given the existing flux at one boundary of the slab, as measured by a neutron detector, for example, we seek for accurate estimate for the incident flux at the opposite boundary. On the other hand, in the interior source inverse SN problems, we seek for accurate estimate for the interior source stored within the slab for shielding purpose, given the exiting flux at the boundary of the slab. Furthermore, as with the void fraction inverse SN problems, given the exiting flux at one boundary of the slab due to prescribed incident flux at the opposite boundary, we seek for accurate estimate of the void fraction within the slab in the context of non-destructive testing applications in industry. The computer code developed in this work presents the coarse-mesh spectral Green s function (SGF) nodal method for direct SN problems in slab geometry to generate accurate numerical solutions to the three inverse SN problems described above. For the boundary-value and interior source inverse SN problems, we use the proportionality property of the leakage of particles; moreover, for the void fraction inverse SN problems, we offer the technique that we refer to as the physical bisection method. We present numerical results to illustrate the accuracy of the three techniques, as described in this dissertation.
publishDate 2012
dc.date.available.fl_str_mv 2012-07-12
dc.date.issued.fl_str_mv 2012-01-15
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-07T14:37:14Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv GOMES, Rodrigo Reis. Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas. 2012. 98 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2012.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13648
identifier_str_mv GOMES, Rodrigo Reis. Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas. 2012. 98 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2012.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13648
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13648/1/Tese_RodrigoReisGomes.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv e25a7f1979c53c53818eb59d470a2ec3
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1811728674644295680