[发明专利]一种基于蒙特卡罗计算的反应堆堆芯迭代设计系统

权利要求书

1.一种基于蒙特卡罗计算的反应堆堆芯迭代设计系统，其特征在于：包括核心转换模块、参数控制模块、计算模型解析模块和可视化交互模块；

核心转换模块，构建一套满足反应堆堆芯设计参数体系，适用于反应堆堆芯部件存在多层几何嵌套填充的特点，逻辑上为一种树形结构，本发明中统称为参数树，基于此参数树核心转换模块完成三维CAD模型和蒙特卡罗计算程序输入模型的生成和相互转换；所述参数控制模块与计算模型解析模块所提供参数全部输入到核心转换模块中，由核心转换模块构建参数树，可视化交互模块从核心转换模块中提取参数树，基于参数树，可视化交互模块对模型进行三维渲染，而参数控制模块能够继续对界面中渲染出的三维模型进行修改操作，修改操作产生的新的参数会传递给核心转换模块，核心转换模块负责完成对参数树的修改，在整个过程中核心转换模块随时能够将参数树中的信息转换成蒙特卡罗计算程序输入文件，蒙特卡罗计算程序输入文件用于基于蒙特卡罗方法的输运计算，得到堆芯的关键物理量，评价设计是否满足要求；

参数控制模块，实现通过系统提供修改操作和通过系统界面提供对话框输入新的参数来构建、修改和控制堆芯的模型，并将所有参数输入到核心转换模块；

计算模型解析模块，自动识别、检测和拆分用户已有的反应堆堆芯蒙特卡罗计算模型，最终得到堆芯各部件具体参数，将参数输入到核心转换模块之中；

可视化交互模块，渲染出通过核心转换模块构建好的计算机三维CAD模型，让用户实时对模型的设计状态可见，该模块从转换核心模块参数树中获取不同部件填充关系，根据此种填充关系构建可视化分段渲染树结构，实时渲染处于树结构中不同层级的分段，关闭不需要显示的分段。

2.根据权利要求1所述一种基于蒙特卡罗计算的反应堆堆芯迭代设计系统，其特征在于：所述核心转换模块具体实现过程为：

(1)获取参数控制模块和计算模型解析模块参数，如果获取参数来源于参数控制模块判定参数树是否为空，如果不为空，说明已经存在上一代参数树，则通过界面上存在限定约束关系直接找到新的参数对应节点，在此节点中替换对应旧参数，完成对上一代参数树的更新；如果为空，则根据界面上存在的约束关系直接到步骤(5)；如果获取参数来源于是计算模型解析模块，转至步骤(2)，(3)，(4)；

(2)构建参数子树，参数子树中包含蒙特卡罗计算模型中限定的一组栅元集合，选此集合的标号为根节点，集合内部的所有栅元为叶子节点，集合内部的单个栅元成为叶子栅元，遍历所有叶子栅元，如果解析得到叶子栅元仍然被另一个栅元集合填充，则将填充此叶子栅元所使用的栅元集合的标号作为此叶子栅元的再下一层子节点，从而完成单棵参数子树构建；

(3)合并参数子树，通过各参数子树中根节点和最下层叶子节点信息，就能讲所有子树链接起来，构建成一颗完整参数树；

(4)归并参数树，由于蒙特卡罗计算模型中栅元中几何有多个半空间面组成，几何信息分散零碎，遍历参数树，归并参数树节点，合并零碎的半空间面，组合成更加完整几何；

(5)完成最终参数树构建，基于此参数树，根据部件之间的包含关系划分出对应的层级属性；

(6)遍历参数树中的信息，通过几何信息构造三维几何实体，输入到可视化模块进行渲染；

(7)遍历参数树中的信息，通过参数树中划分的层级属性，按层级的描述堆芯的每个栅元，包括几何描述和其他物理描述，最终输出保留了层级关系的蒙特卡罗计算模型，用以导入蒙特卡罗计算程序进行计算。

3.根据权利要求1所述一种基于蒙特卡罗计算的反应堆堆芯迭代设计系统，其特征在于：所述参数控制模块具体实现过程为：

(1)通过扑捉用户在系统界面操作，获取用户输入参数和操作信息，构建堆芯各组件几何，进一步细化堆芯组件内部燃料棒阵列，改变组件和组件内部元件的阵列规则，改变控制棒位置，改变控制棒插入状态，燃料棒轴向生长，燃料棒径向膨胀和改变各部分几何对应物理属性；

(2)从核心转换模块中获取已有参数树，如果参数树为空，则按照用户输入参数和操作信息自动构建参数树；

(3)如果参数树不为空，则将用户新输入的控制参数和操作产生的结果反馈进参数树之中，并继续保存在核心转换模块。