Tokushima University har alltså utfört 3D-neutrontransport-beräkningar för en avancerad s k ”designfilt” – vilket är en slags box som omgärdar plasman i fusionsreaktorn. Dessa ”filtar” extraherar värme från reaktorn för elektrisk kraftgenerering och producerar även bränsle (tritium) för den nukleära fusionen. Målet med detta har varit att utvärdera TBR (Tritium Breeding Ratio) i en avancerad ”designfilt” för en spiralformad kärnfusionsreaktor av helixtyp.
Simuleringsarbetet har genomförts inom ramen för forskningsprogrammet på National Institute for Fusion Science, Japan, där en plasmaexperiment-anordning av spiraltyp finns.
I juli 2022 startade den gemensamma forskningen med företaget Helical Fusion kring 3D-neutrontransport Monte Carlo-simulerings-beräkning.
Extremt svårt att exakt representera komplexa designstrukturer
För att utvärdera neutrontransport i förväg med noggrannhet är det särskilt viktigt att representera målstrukturen i beräkningsdomänen i strålningstransportanalys. I denna forskning är hög upplösning, som i designen av nästa generations kärnfusionsreaktor av helixtyp, oundgänglig. Det är dock extremt svårt att exakt representera komplexa designstrukturer som en spiralformad struktur i PHITS-beräkningsutrymme (Particle and Heavy Ion Transport Code System).
Tokushima University använde därför ”MSC Apex Modeler” för att generera MSC Nastran-indata som skulle importeras till PHITS-beräkningskoden från 3D CAD-data från nästa generations spiralformade kärnfusionsreaktorer. I detta arbetsflöde importerades 3D CAD-data till MSC Apex Modeler, geometrier redigerades och solid mesh genererades för att erhålla indata i MSC Nastran indataformat. Sedan laddades filutmatningen från MSC Apex i PHITS-beräkningskoden och beräkningen utfördes framgångsrikt.
Innan MSC Apex användes kunde den konventionella metoden inte hantera CAD-data. Därför hade de inget sätt att hantera fel som korsningar som genererades under meshing, eller kunde inte hantera data i GUI. Olika geometriredigerings- och solid meshing-funktioner i MSC Apex tillåter dock användaren att upptäcka korsningar och andra fel i GUI och att visuellt redigera geometrier med avancerade verktyg som ”Vertex/Edge Drag”.
