[发明专利]离散纵标-蒙特卡罗方法耦合获得核反应堆外探测器响应的方法有效

专利信息
申请号: 202110363643.2 申请日: 2021-04-02
公开(公告)号: CN113011077B 公开(公告)日: 2023-05-05
发明(设计)人: 贺清明;黄展鹏;曹良志;吴宏春 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: G06F30/25 分类号: G06F30/25;G06F30/20;G06F111/08
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 何会侠
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 离散 蒙特卡罗 方法 耦合 获得 核反应堆 探测器 响应
【说明书】:

一种离散纵标‑蒙特卡罗方法耦合获得核反应堆外探测器响应的方法,利用离散纵标方法,基于核反应堆几何的精细空间网格、精细角度网格和精细能群结构,计算前向角通量密度和共轭角通量密度,得到贡献因子角通量密度,根据贡献因子角通量密度对精细空间网格、精细角度网格和精细能群结构进行粗化,生成嵌套空间网格、嵌套角度网格和宽能群结构,基于嵌套空间网格、嵌套角度网格和宽能群结构重构共轭角通量密度,计算重要性参数,指导蒙特卡罗方法的抽样和输运模拟,降低计数方差;这种计算方法主要针对反应堆辐射屏蔽计算中获取探测器响应,可以在有效降低蒙特卡罗计数方差的基础上进一步降低内存消耗,降低反应堆辐射屏蔽设计的计算成本。

技术领域

发明涉及核反应堆屏蔽设计及安全领域,具体涉及一种离散纵标-蒙特卡罗方法耦合获得核反应堆外探测器响应的方法。

背景技术

核反应堆辐射屏蔽的精确计算对核反应堆屏蔽体结构和材料的设计具有重要意义,关系到核反应堆的制造成本和运行安全特性。在大型的核反应堆辐射屏蔽计算中常用蒙特卡罗方法,蒙特卡罗方法是一种基于统计学的方法,它通过抽样大量粒子模拟中子,求解中子输运方程,从而获得中子学相关参数,是一种具有高精度高通用性的方法,但是蒙特卡罗方法在屏蔽计算中深穿透区域的计数存在方差大甚至无计数的问题,引入需要降方差技巧。根据一致性共轭驱动重要性抽样理论,可以使用离散纵标方法进行共轭计算产生共轭角通量密度,使用共轭角通量密度产生一套重要性参数,实现离散纵标-蒙特卡罗耦合计算,有效降低蒙特卡罗方法在深穿透区域的计数方差。

由于上述离散纵标-蒙特卡罗耦合方法需要使用离散纵标方法基于精细空间网格、精细角度网格和精细能群结构产生角通量密度,数据量巨大,提高了计算的内存消耗,增加了计算成本,甚至会限制该方法的实际应用。因此有必要发明一种内存消耗更低的离散纵标-蒙特卡罗耦合方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种离散纵标-蒙特卡罗方法耦合获得核反应堆外探测器响应的方法,针对核反应堆辐射屏蔽计算中深穿透区域探测器的响应获取,在现有的一致性共轭驱动重要性抽样理论基础上,根据贡献因子理论,将使用离散纵标法得到的前向角通量密度和共轭角通量密度的乘积定义为贡献因子角通量密度,贡献因子角通量密度表示特定空间位置、能量、角度对核反应堆的源-目标探测器响应体系的贡献值,根据贡献因子角通量密度对精细空间网格、精细角度网格和精细能群结构进行粗化。对三维的精细空间网格和二维的精细角度网格进行基于树状数据结构嵌套网格的粗化,对一维的精细能群结构进行合并能群的粗化操作。相比于使用未粗化的精细空间网格、精细角度网格和精细能群结构,使用粗化的嵌套空间网格、嵌套角度网格和宽能群结构计算重要性参数,可有效降低离散纵标-蒙特卡罗耦合方法的内存消耗,降低计算成本。

为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案予以实施:

一种离散纵标-蒙特卡罗方法耦合获得核反应堆外探测器响应的方法,包括如下步骤:

步骤1:对核反应堆几何结构进行精细空间网格离散、对中子输运方程中的角度和能量项进行精细角度网格和精细能群结构离散,将核反应堆内实际外中子源设置为前向源,将核反应堆外目标探测器响应设置为共轭源,使用离散纵标方法求解前向中子输运方程和共轭中子输运方程,获得前向中子角通量密度和共轭中子角通量密度;

步骤2:将步骤1中获得的前向中子角通量密度和共轭中子角通量密度相乘,计算贡献因子角通量密度;

步骤3:根据步骤2中的贡献因子角通量密度,对精细空间网格和精细角度网格和采用树状结构嵌套网格进行粗化,对精细能群结构进行能合并,生成嵌套空间网格、嵌套角度网格和宽能群结构;

步骤4:基于步骤3生成的嵌套空间网格、嵌套角度网格和宽能群结构,对步骤1得到的共轭角通量密度进行重构,获得粗化的共轭角通量密度;

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