[发明专利]一种连续能量的中子动力学加权蒙特卡罗计算方法

摘要

一种连续能量的中子动力学加权蒙特卡罗计算方法，即连续能量加权蒙特卡罗动力学方法；在模拟粒子的过程中，引入时间维度和能量维度，真实地模拟中子在空间和时间上的随机游走过程；在处理中子碰撞时，引入权重的概念，对中子发生核反应后的情况进行简化；为了得到某时间点上的准确的物理量或中子动力学参数，进而得到该物理量或中子动力学参数随时间的精细变化，详细考虑了中子在能量上的分布即中子能谱，将中子能谱与其它参数进行卷积；能够提高蒙特卡罗方法在中子动力学计算中的适用性、精度以及计算效率，利用蒙特卡罗方法得到随时间精细变化的中子动力学参数和功率等物理量，便于分析物理过程和数学模型。

主权项

1.一种连续能量的中子动力学加权蒙特卡罗计算方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：用户根据实际情况在输入中设置重启动开关；如果打开重启动开关，则将用户提供的初始粒子信息读入用于建立初始粒子源库；如果关闭重启动开关，则将所有初始粒子均视为中子，并按照用户的要求抽取初始粒子的分布信息，用于建立初始粒子源库；建立初始粒子源库之后，从该源库中取出初始粒子进行模拟；如果初始粒子是中子，则至步骤2进行模拟；如果初始粒子是缓发中子先驱核，则跳至步骤7进行模拟；步骤2：由中子的能量确定中子的速度，并通过抽样获得输运时间，即某一次核反应发生时刻t_m‑1至下一次核反应发生时刻t_m的时间间隔Δt_m，并累加到粒子时间上，得到t_m；如果用户需要统计的时间点在这次输运过程中，即为用户要求统计的某一时刻，则对用户要求的物理量进行统计；如果t_m>t，即下一次核反应的时间超出用户输入的瞬态过程的持续时间，则跳至步骤8；反之则进行步骤3；步骤3：通过离散抽样，确定tm时刻与中子发生核反应的核素；改变粒子权重至wm之后，通过离散抽样，确定中子与该核素发生核反应的类型；如果发生散射反应，则进行步骤4；如果发生吸收反应，则进行步骤5；步骤4：发生散射反应后，子代粒子一定为中子，因此将子代粒子的状态设置为中子；通过离散抽样，确定中子发生弹性散射或是非弹性散射；若为弹性散射，则子代粒子权重保持不变，即wm′＝wm，并通过弹性散射的物理规律抽样获得反应后中子的能量；若为非弹性散射，则改变子代粒子权重，即wm′＝xwm，x为该非弹性散射反应产生的子代粒子数，并根据非弹性散射的物理规律抽样获得反应后中子的能量；之后跳至步骤6；步骤5：发生吸收反应后，通过离散抽样确定子代粒子的存在状态，即确定子代粒子是中子或是缓发中子先驱核以及属于第几组缓发中子先驱核；如果是中子，则通过裂变的物理规律抽样获得反应后中子的能量，进行步骤6；步骤6：存储粒子此时的状态、粒子时间以及权重；对粒子存在的状态进行判断，如果子代粒子为中子，则返回步骤2；如果子代粒子为缓发中子先驱核，则进行步骤7；步骤7：抽样得到缓发中子先驱核的从产生到衰变经历的时长并累加到粒子时间上；由于缓发中子先驱核衰变一定只产生一个缓发中子，因此由衰变产生的缓发中子的权重保持不变，即wm＝wm‑1，粒子的存在形式变为中子，通过衰变的物理规律抽样获得先驱核衰变后的缓发中子能量；如果此时粒子时间超出了用户输入的瞬态过程的持续时间，则进行步骤8；反之则回至步骤2；步骤8：若源库中仍有粒子未完成模拟，则返回步骤1，直至源库所有粒子均被模拟。