VERIFICATION OF THE NUCLEAR COMPUTATIONAL CODES LEOPARD, WIMS, AND MCNP THROUGH COMPARISON WITH EXPERIMENTAL CRITICALITY DATA

Amal S. Dakhil1 and Entesar H. Ben Saad2


1Department of Nuclear Engineering, Faculty of Engineering, University of Tripoli, Libya
2Radiation Medical Physics and Cyclotron Department, Tripoli university hospital

E-mail: a.dakhil@uot.edu.ly
Received 23 April 2025; Revised 15 October 2025; Accepted 7 November 2025; Published 10 November 2025

الملخص



بُذلت خلال العقود الماضية جهودٌ كبيرة لتطوير والتحقق من دقة أكواد حساب نقل النيوترونات المستخدمة في تصميم المفاعلات النووية. كما أُجريت العديد من الحسابات النيترونية الدقيقة باستخدام طرائق محددة ومكتبات بيانات نووية خاصة، ومع ذلك، فإن الاستخدام المتكرر لأنظمة الأكواد الحالية في حساب تكوينات المفاعلات المختلفة يتطلب تحققًا وتأكيدًا مستمرين وصارمين لجودة النتائج، خاصةً عند استخدام بيانات نووية جديدة. تهدف هذه الدراسة إلى توضيح الفروقات بين القيم التي تم الحصول عليها من الأكواد الحاسوبية: "LEOPARD, WIMS, MCNP code مقارنةً بالنتائج التجريبية، إضافةً إلى تقييم دقة مكتبات المقاطع العرضية المستخدمة في كل كود. ولتحقيق ذلك، تم اختيار تجارب الحرجية المسمى بـ "TRX criticality experiment"؛ كأفضل معيار للمقارنة. لا تهدف الدراسة إلى تفضيل كود معين على غيره أو التقليل من أهمية الأكواد الأخرى، ولا إلى استبعاد أي كود من الاعتبار، بل تسعى إلى تقديم تقييم شامل لأدائها. أظهرت النتائج أداءً ممتازًا لجميع الأكواد، مما يقدم دليلاً مشجعًا للغاية على موثوقيتها. ويدعم استخدامها بدرجة عالية من الثقة كأدوات أساسية في دراسة تطبيقات النيترونات.


ABSTRACT



A lot of effort was devoted in the past to the development and to the validation of adequate neutron transport calculation codes for design calculation of nuclear reactors, and various accurate neutronic calculations have been performed using specific methods and nuclear data libraries. However, the frequent use of the existing code systems for calculations of reactors configurations requires a continuous and rigorous verification and validation of the quality of the results, especially when new nuclear data are used. This study aims to demonstrate the variations between the values obtained from computational codes LEOPARD, WIMS, and MCNP and the corresponding experimental results, as well as to evaluate the accuracy of the cross-section libraries utilized by each code. To achieve this, criticality experiments were chosen as the most appropriate benchmark for comparison. The study does not aim to declare a single code as the best or to undermine the significance of others, nor to exclude any code from consideration. Rather, it seeks to provide a comprehensive assessment of their performance. The results revealed very good performance across all codes, strong evidence of their reliability. This supports their use with a significant degree of confidence as essential tools for studying neutron applications.