基于三棱柱网格的穿透概率方法研究

为了求解三维非结构几何中子输运方程,研究了基于三棱柱的穿透概率方法.三棱柱子区内部中子源采用平源分布近似,子区界面中子角注量率空间分布采用均匀分布近似,角度分布采用简化P1近似.在此基础上编制了适应于三维几何的中子输运问题求解的程序TPMTD,并对三维Takeda输运基准问题进行了校算,计算结果与参考值吻合良好.     

中子输运方程的三角形节块SN方法研究

利用面积坐标思想,将任意三角形变换为正三角形,使用横向积分方法对正三角形节块进行处理.节块内横向积分通量、中子源的空间分布使用新的正交二次多项式近似;横向泄漏项的空间分布使用二阶多项式近似;中子通量和横向泄漏的角度通过离散纵坐标(SN)求积组离散.采用节块平衡有限差分方法建立稳定有效的迭代方案;编制了二维三角形节块SN输运计算程序(DNTR),对一系列基准题进行了验证.结果表明,本方法在同等计算精度下比细网差分程序(DOT4.2)快5～7倍,在同等计算精度和相同节块尺寸下比矩形离散节块输运方法(DNTM)快1～3倍,但DNTR程序可应用于非结构几何区域问题,具有DNTM等其它结构化节块SN程序无可比拟的优势.     

基于非结构网格的三维中子输运方程求解方法

本文使用离散纵标-间断有限元方法求解了三维中子输运方程,它对能量变量采用多群近似离散,对方向变量采用离散纵标法离散,对空间变量采用间断有限元离散;并研究了每个S_N离散方向的有限元网格的排序以及中子输运DFEM方程中几个矩阵的矩阵元的精确求解方法,并据此开发了基于非结构网格的三维输运计算程序TetTran1.0。基准例题校核结果表明,该程序具有很高的计算精度。     

复杂几何中子输运方程离散方向概率方法研究

研究了一种可以在复杂几何条件下求解中子输运方程的离散方向概率方法(DDPM).该方法对角度变量沿离散点离散,在计算系统的某个区域内进行平行线追踪,具备可与特征线方法比拟的处理复杂几何的能力;在某个离散方向上,区域内的子区间用碰撞概率方法耦合,区域和区域之间用穿透概率方法耦合.数值检验结果表明,DDPM方法具有较好的精度和速度.     

一种基于MCNP程序的深穿透问题处理方法

辐射屏蔽计算是核工程设计的核心内容之一。MCNP是最常用到的屏蔽计算软件,但MCNP在处理深穿透问题上存在一定困难,计算误差较大。本文以简单的深穿透屏蔽计算为例,介绍了MCNP的减方差技巧在深穿透屏蔽计算中的应用效果,并提出了一种应用减方差技巧进行深穿透计算的思路。     

基于任意三角形网格的中子扩散变分节块法

传统的基于矩形和六角形几何的堆芯计算程序已不适用于具有复杂几何的新型反应堆堆芯计算,本文开展了基于任意三角形网格的多群中子扩散变分节块方法研究。首先,采用ANSYS软件对计算区域进行三角形网格剖分,并利用坐标变换将任意三角形变换为正三角形;其次,采用Galerkin变分技术建立包含节块中子平衡方程的泛函,将三角形节块内变量利用正三角形内正交基函数进行展开;最后,利用变分原理,获得中子通量密度与节块边界上分中子流的响应关系,并基于传统的源迭代法对其进行求解。基于上述理论模型开发了程序TriVNM,并采用不同几何基准题进行了验证。结果表明,TriVNM计算的堆芯keff和归一化功率分布与参考解吻合较好,该计算方法适用于复杂几何堆芯扩散计算。     

深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX研发及应用

西安交通大学核工程计算物理实验室自主研发了深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX。针对大空间伽马射线辐射输运模拟、聚变堆停堆剂量模拟和点源屏蔽问题等新应用场景下的新问题与新挑战,在NECP-MCX中研发了对应的新方法与新功能。针对km尺度的伽马射线辐射输运问题,提出一致性共轭驱动重要性抽样(CADIS)-下次事件估计器(NEE)耦合方法,该方法能够精确高效地获得km尺度距离处的光子通量密度,计算效率比传统的NEE高6.8倍;针对聚变堆停堆剂量问题,采用粒子输运-燃耗-活化-源项耦合分析方法,获得PF线圈、TF线圈、真空室和偏滤器处停堆剂量随停堆时间的变化;对于点源屏蔽问题,提出首次碰撞源(FCS)-CADIS方法,解决CADIS方法对点源进行源偏倚的局限性,FCS-CADIS方法的计算效率比CADIS方法高2倍。     

应用MCNP程序处理研究堆屏蔽计算深穿透问题的方法研究

采用MCNP程序对某一体化研究堆主屏蔽设计进行验证计算。通过几何分裂、源项模型简化、多群截面和能群截断等方法逐步优化计算模型,计算效率提高了70%,计算结果方差小于10%,与确定论程序计算结果吻合较好。经分析,本文建立的计算方法适用于屏蔽层较厚研究堆的屏蔽计算。     

运动增殖系统内中子引发持续裂变链的概率

针对具有一定速度的流动介质构成的增殖系统,依据概率守恒关系,在相对速度相空间建立中子引发裂变链概率的微分-积分方程,推导考虑流体宏观运动影响的表达式。在一维球对称坐标系下,采用离散纵标(SN)方法计算考虑和不考虑流体情形中子引发裂变链的概率,并分析其随时间演化过程的差异。结果表明,堆体材料沿径向方向向外运动时,近似考虑流体运动中子引发持续裂变链的概率计算结果高于不考虑流体运动的计算结果,在流体最大速度为30cm/μs(接近1keV的中子速度)时,二者的差别约为6%。对运动介质宏观运动影响的考虑,提高了实际物理建模的合理性,对于堆体的不同体元具有膨胀和压缩等复杂运动形态或体元的运动速度较高的情形,近似考虑流体运动影响是非常必要的。     

非结构网格中子输运方程的球谐函数解法研究

从新的二阶自共扼角通量密度(SAAF：Self-Adjoint Angular Flux)中子输运方程出发．利用球谐函数对角度变量进行展开,导出了一组关于空间变量的偏微分方程组,中子通量密度的各个分量相互耦合,应用一定的迭代策略进行迭代求解。针对每一个方程,应用有限元方法对非结构网格进行离散求解。据此编写了二维球谐函数方法输运计算程序,对一系列基准题进行校算的数值结果表明,该方法具有较高的计算精度,克服了射线效应,并能用于非结构网格。     

金属“O”环强度可靠性的概率有限元分析

金属"O"环作为安全阀的静密封元件,要求具备极高的密封可靠性。论文基于ANSYS软件,采用弹塑性接触分析法建立了金属"O"环的有限元模型,分析了设计工况下"O"环的变形以及应力分布。以此为基础,利用ANSYS的结构可靠性分析模块PDS,对"O"环进行了强度可靠性的概率有限元分析计算。结果表明:循环模拟2000次可以足够满足精度要求;材料强度极限是最重要的随机输入变量,减小其分散程度,可提高"O"环密封结构的可靠性。     

基于反复裂变几率法的敏感性分析初步研究

为研究在连续能量蒙卡程序临界计算中keff对核数据的敏感性分析方法,讨论keff对核数据的敏感性分析的理论基础。然后,阐述当前在连续能量蒙卡程序中广泛应用于伴随通量计算的反复裂变几率法的基本原理,以及伴随通量加权反应率的计数方法。最后,基于自主堆用蒙特卡罗程序(RMC),使用反复裂变几率法对聚乙烯球临界基准题进行敏感性分析。RMC计算结果与SCALE程序计算结果符合良好。     

核电系统故障概率不确定性分析的解析方法及其计算程序

为了对统计相关故障数据作不确定性分析,对故障树顶事件发生概率的表达式作泰勒展开,引入了相关系数。然后利用矩法,符合出顶事件概率服从的约翰逊 S_B 分布的两个参数,由此分布估计出顶事件概率期望值的置信区间,并用对数正态分布来模拟顶事件发生概率的分布函数,将结果与 S_B 分布作了比较。还讨论了故障树分析中,与门类底事件和或门类底事件统计相关,对顶事件发生概率不确定性的影响。编制了程序 PRACOR,计算了三个例题,得到了满意的结果。     

固体径迹探测器测量反应堆中子注量率的三角修正公式

给出了在用固体径迹探测器测量反应堆中子注量率时,反应堆启动过程对径迹计数影响的修正公式,即所谓的“三角修正”。该三角修正公式与反应堆功率上升周期和径迹探测器辐照时间有关。最后讨论了使该修整小于１％对周期和辐照时间的要求。     

基于UDP的工业CT数据传输系统

目前工业CT探测采集传输系统探测器数量多、传输距离长、数据量大,传统的数据传输系统很难低成本地同时满足远距离传输和高速传输。文中设计了一种数据传输系统,将UDP协议用verilog编程的方式在FPGA中实现。在兼顾低成本的同时又很好地协调了远距离传输和高速传输之间的矛盾。     

以栅元为模块进行特征线跟踪的中子输运方程解法

为解决复杂几何条件下中子输运方程的求解问题,分析了特征线法理论模型,探讨了以栅元为模块的高效特征线产生方法,以及与之相关的空间角度离散和边界条件处理问题.采用自行研制的特征线法数值计算软件--PEACH,对经济合作组织核能机构(OECD/NEA)UO2和MOX燃料混合装载的7群(C5G7MOX)基准问题的数值进行了检验.结果表明,无论是计算Keff还是棒功率分布该方法都具有很高的精度.     

电气机柜的地震概率易损度分析

为开展电气机柜的地震概率安全分析(PSA),利用抗震能力与条件失效概率之间的关系和抗震鉴定试验数据,通过地震易损度的对数正态分布特性开展了电气机柜的概率易损度评价,得到某电气机柜的抗震能力中值为0.75g、随机性对数标准差为0.21、不确定性对数标准差为0.50及高置信度低失效概率(HCLPF)值为0.23g。该评价方法对电气设备的地震易损度分析具有借鉴作用。     

GPU加速三维特征线方法的研究

三维特征线方法可以精确求解任意几何堆芯的稳态多群中子输运方程,但同时也具有收敛慢、计算时间长的不足,需要研究相应的加速手段.图形处理器(GPU)计算由于具有速度快,能耗低的优点,被认为是未来高性能计算发展的方向之一.研究GPU计算加速三维特征线方法,并将其应用到三维特征线程序TCM中.借助统一计算设备架构(CUDA)的GPU计算,中央处理器(CPU)负责内存分配、有效增殖系数keff和源分布计算等逻辑性强或归约计算的处理,GPU执行特征线射线扫描细网求解细网通量.计算结果表明,经改写后的程序具有良好的加速效果.