求解α本征值的中子噪声分析随机模拟方法研究

瞬发中子常数α本征值对核装置的设计和安全分析具有重要意义。为解决α本征值蒙特卡罗计算时存在的问题,提高计算精度,本文结合随机模拟特点,借鉴反应堆噪声分析实验测量的原理,提出了基于噪声分析模拟的α本征值随机计算方法。首先,采用基于广义半马尔科夫过程的离散事件蒙特卡罗模拟方法来模拟中子随机场的演化过程,得到了探测器处中子噪声序列。其次,利用参数自适应计算的中子噪声分析Rossi-α方法、方差-平均值比法、零概率法以及互相关分析法,对中子噪声序列分析,得到了α值。几种方法计算得到的α值相近,最大相对偏差为7.9%,表明求解α本征值的中子噪声分析随机模拟方法是可行的。     

反射边界条件下的指向概率方法研究

本文针对反射边界条件,改进了指向概率法,使其能有效计算带反射边界条件的问题。基于改进的指向概率法,在蒙特卡洛输运程序NPTS上开发了点注量率与针孔成像计算功能,并通过典型含反射边界条件的模型验证了新方法与NPTS新增计算功能的正确性。     

基于中子首次裂变的MC/S_N耦合输运算法

外源驱动次临界系统是一类广泛存在且重要的核能系统。固有的射线效应和存在空间局部源,使得离散纵标(SN)法难以精确计算该类系统内的中子注量率。虽然蒙特卡罗(MC)方法可有效地模拟局部源问题,但存在计算效率较低的不足。因此,单一的SN方法或MC方法难以兼顾计算精度和效率。为充分发挥两种方法的优点,提出了以中子首次裂变为耦合点的MC/SN耦合算法。首先,采用MC方法模拟源中子在发生裂变反应之前的输运过程,并统计出首次裂变中子源;其次,采用SN方法求解对应于首次裂变中子源的输运方程;最后叠加两种方法计算的中子注量率,得到最终结果。算例表明,该耦合算法可有效地模拟外源驱动次临界系统的中子输运过程。     

三维中子/光子输运S_N程序的并行重构

基于离散纵标方法(SN)的三维中子/光子输运模拟程序因计算量大、计算时间长,难以很好地满足实际工程应用需求。本文基于几何区域剖分方法,在并行自适应结构网格应用支撑软件框架(JASMIN)上通过重新设计底层数据结构、功能模块并组装计算流程,实现了遗产程序的并行重构,提高了程序效率,拓展了计算大规模物理问题的能力。针对外源和临界计算两类典型问题,利用遗产程序自带测试例题和国际基准题验证了重构后并行程序的正确性。在可扩展性测试中,512个处理器核上模拟数亿自由度临界问题时,并行效率可达37.07%。     

泛函展开计数在蒙特卡罗界面流角度谱计算中的应用

传统的蒙特卡罗模拟通常采用计数箱的方式计算界面流的角度谱。粗糙的计数箱划分难以详细描述界面流对角度的依赖关系;细致的计数箱划分则需很大的样本数才能得到满足要求的统计精度。新近发展的泛函展开计数方法将未知的计数量用1组正交函数展开到一定的阶数,通过蒙特卡罗模拟估计相应的展开系数。本文采用泛函展开计数方法计算界面流的角度谱。数值结果表明,这种方法能利用较少的样本给出界面流的角度谱的函数曲线较高精度的近似。对于复杂难算的问题,当需计算详细的界面流角度谱时,泛函展开计数方法是一很好的选择。