[发明专利]一种针对CAD几何的蒙卡输运模拟算法及其使用方法

说明书

本申请实施例中提供了一种针对CAD几何的蒙卡输运模拟算法及其使用方法，属于反应堆物理计算技术领域，具体包括建立DAG几何类库、临界模式开发和/或固定源模式开发、统计功能开发和减方差功能开发，建立DAG几何类库后，可以在临界模式和/或固定源模式计算中，使蒙卡算法具备处理CAD几何模型的能力；统计功能开发用于完善各类计数器功能，以支持在CAD几何下进行统计的能力；减方差功能开发用于减小统计时的统计误差，提高计算结果的置信度。通过本申请的处理方案，实现了在CAD几何模型下进行蒙特卡洛输运计算，该算法具备处理CAD模型的能力；支持多种形式的源描述，可统计多种中子物理信息；支持减方差功能，支持高效率并行计算。

技术领域

本申请涉及反应堆物理计算技术领域，尤其涉及一种针对CAD几何的蒙卡输运模拟算法及其使用方法。

背景技术

蒙特卡洛输运程序是反应堆物理计算的常用工具之一。使用蒙特卡洛输运程序可以进行反应堆堆芯的物理建模和粒子输运计算。在反应堆的物理建模过程中，目前的蒙特卡洛输运程序广泛使用构造实体几何(Constructive Solid Geometry，简称CSG)进行几何建模。但在工程界常常使用各种CAD软件设计物理模型，而基于CSG的几何建模方式无法有效兼容CAD模型。因此需要开发一款针对CAD几何的蒙卡输运程序以有效解决这一问题。

RMC(Reactor Monte Carlo)是清华大学工物系REAL实验室开发的一款蒙特卡洛输运程序，目前具备了基于CSG建模的能力。具备对反应堆堆芯的物理建模和粒子输运、临界计算、燃耗计算等功能，在工业界有广泛应用。DAGMC (Direct Accelerated GeometryMonte Carlo)是威斯康辛大学研发团队开发的一款开源软件包，支持对CAD模型进行蒙特卡洛计算的前端处理。本软件包使用简化的BSD协议。

本申请公开了一款基于RMC3.5.0版本的针对CAD几何的蒙特卡洛输运模拟算法，可以在CAD几何模型下进行蒙特卡洛输运计算。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种针对CAD几何的蒙卡输运模拟算法及其使用方法，是一款基于RMC3.5.0版本的针对CAD几何的蒙特卡洛输运模拟算法，用以实现在CAD几何模型下进行蒙特卡洛输运计算。为了描述方便，下文中将所述针对CAD几何的蒙卡输运模拟算法描述为DAG-RMC。

第一方面，本申请实施例提供了一种针对CAD几何的蒙卡输运模拟算法开，所述算法包括：建立DAG几何类库、临界模式开发和/或固定源模式开发、统计功能开发和减方差功能开发；其中，所述建立DAG几何类库包括：从RMC 的Geometry类中派生出DAGGeometry类，用于统筹容纳DAGMC所需的数据成员和函数成员；从RMC的Cell类派生出DAGCell类，用于容纳DAGMC对于Cell 的数据成员和函数成员；从RMC的Surface类派生出DAGSurface类，用于容纳DAGMC对Surface的数据成员和函数成员。

所述临界模式开发和/或固定源模式开发，其中，所述临界模式开发包括：对CAD几何的源粒子进行抽样，并基于所述DAG几何类库进行适配工作；在粒子的模拟输运过程中针对DAG几何进行关键函数的替换；粒子模拟输运结束后进入到所述统计功能环节。

所述临界模式开发和/或固定源模式开发，其中，所述固定源模式开发包括：对CAD几何的源粒子进行抽样，并基于所述DAG几何类库进行适配工作；在粒子的模拟输运过程中针对DAG几何进行关键函数的替换；粒子模拟输运结束后进入到所述统计功能环节。

所述统计功能开发，是针对计数器进行功能开发，包括：将所述计数器的待统计信息补全；在所述临界模式和/或固定源模式的单个粒子模拟输运结束后，对符合统计标准的相应量进行统计，在对应的CAD几何位置进行标记和记录；在全部粒子模拟结束时，对所有CAD几何位置的统计信息进行整理和后处理加工，以得到用户所需信息。