Master's Thesis

Validaton of the FEMAXI6 code against the IFA-677 benchmark

Final Thesis 15.26 MB

Author of thesis: Ing. Michal Hřebačka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Štěpán Foral, Ph.D.

Reviewer: Ing. Mojmír Valach, CSc.

Abstract:

This thesis focuses on the development of a software preprocessor for the automated preparation and reduction of large datasets. The processed data serves as input for the FEMAXI-6 computational program, which simulates the thermomechanical behavior of nuclear fuel during irradiation. The developed tool, implemented in Python, uses six reduction algorithms based on the analysis of the measured signal's behavior to reduce the volume of input data. The proposed algorithms were tested on real data from the IFA-677 benchmark. The evaluation presented in the conclusion of the thesis shows that, within the tested range, the method based on the analysis of the derivatives of the measured signal most closely matches the original shape of the data. The thesis also includes an analysis of the behavior of the individual reduction methods depending on the degree of reduction, as well as the formulation of specific recommendations for their further optimization.

Keywords:

FEMAXI-6, Halden, IFA-677, numerical methods, data reduction

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své diplomové práce. Vedoucí práce doktor Foral přečetl posudky vedoucího i oponenta. Následnou rozpravu zahájil prof. Katovský požádáním studenta o vysvětlení otázky oponenta. Doplňující otázku položil doktor Foral. V další diskuzi položily dotazy doc. Baláš, doktor Radil a prof. Katovský. Student na položené dotazy pohotově odpovídal.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Nuclear Power Engineering (MPC-JAE)

Composition of Committee

prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (předseda)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Zácha, Ph.D. (člen)
Ing. Ota Fišera, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Štěpán Foral, Ph.D.

Diplomant ve své práci splnil všechny body zadání bez výhrad. Student musel zvládnout široké spektrum problematiky – nastudování benchmarku, jeho simulaci v programu FEMAXI-6, vývoj preprocesoru v jazyku Python, studium a optimalizaci matematických metod a rovněž interpretovat výsledky.

Student pracoval samostatně, nabízené konzultace využíval k řešení konkrétních problémů, byl schopen sám interpretovat výsledky a rovněž i směrovat práci.

Diplomová práce je jasně strukturovaná, obsahuje teoretickou úvodní část, na kterou navazuje praktická část. Práce popisuje jednotlivé kroky při vypracování, i když s ohledem na množství vykonané práce je možno konstatovat, že text je v některých místech náročný na koncentraci.

Diplomová práce přináší nové poznatky v oblasti vlivu matematických metod pro redukci dat na výsledky simulací FEMAXI-6. Kladně ale hodnotím i identifikaci slabých míst a určení dalších směrů rozvoje diplomové práce.

Student pro vypracování využil celkem 17 pramenů, hlavně manuál FEMAXI, dokumentaci experimentu a vědecké články. Nicméně s ohledem na praktické zaměření práce toto nepovažuji za nedostatečný počet.

Po formální stránce je práce vypracována velmi kvalitně. Grafika i jazyková úroveň jsou na vysoké úrovni.

Z pohledu dalšího využití práce je možno konstatovat, že zjištěné poznatky jsou přímo publikovatelné v některém z impaktovaných časopisů a vyvinutý preprocesor je teoreticky aplikovatelný i na další kódy (např. Transuranus). Preprocesor tvoří dobrý základ pro další výzkum v této oblasti.

Práci doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením 96b, tedy stupněm A.

Vyjádření konzultanta (Ing. Jakub Lüley, Ph.D.):
Práca Michala Hřebačku bola koncipovaná ako prepojenie experimentálnych meraní s potrebami výpočtových simulácií. V rámci práce boli analyzované surové dáta z experimentu na reaktore v Haldene, ktoré bolo treba spracovať do použiteľnej formy pre simuláciu v kóde FEMAXI. Na jednej strane si musel Michal naštudovať princíp fungovania experimentálneho reaktora, zber dát a ich fyzikálnu podstatu, a na druhej strane navrhnúť spôsob ako ich transformovať tak, aby boli zrozumiteľné samotnému kódu a výpočet hodnoverne reprezentoval merané parametre charakterizujúce prevádzku testovaného paliva. Vo svojej práci navrhol a otestoval niekoľko prístupov redukcie a spracovania vstupných údajov do rozsahu, ktorý je akceptovateľný kódom, a takým spôsobom, ktorý minimálne ovplyvňuje výstupné hodnoty výpočtu. Zároveň aplikoval štatistický prístup kalibrácie vstupného súboru za účelom nájdenia optimálnych termomechanických a termohydraulických modelov reprezentujúcich reaktor Halden. Dosiahnuté výsledky a navrhnuté prístupy sú adekvátne demonštrované v rámci práce. Zároveň dosiahnuté výsledky a prípadne prijaté zjednodušenia, sú podporené fyzikálnou interpretáciou, čo potvrdzuje, že Michal úspešne vnikol do študovanej problematiky. Trochu ma mrzí, že časové obmedzenia a rozsah práce nám nedovolil sa potrebnejšie venovať optimalizačným výpočtom za účelom dosiahnutia čo najlepšej zhody s experimentálnymi meraniami. Pevne verím, že ešte využijeme potenciál Michalovej práce a spoločne pripravíme odborný článok na danú problematiku. Points proposed by supervisor: 96

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Mojmír Valach, CSc.

Viz přílohu. Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 117,22 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová