【摘要】：中子輸運(yùn)模擬方法主要包括蒙特卡羅(蒙卡)方法和確定論方法。蒙卡方法通常使用連續(xù)能量點(diǎn)截面數(shù)據(jù),計(jì)算精度高,但計(jì)算成本大。確定論方法對(duì)玻爾茲曼方程進(jìn)行分群處理,計(jì)算效率高,但由于引入了近似,計(jì)算精度低。隨著核能技術(shù)的發(fā)展,對(duì)精確高效的輸運(yùn)模擬方法的需求越來(lái)越強(qiáng)。本文結(jié)合蒙卡與確定論方法的特點(diǎn),發(fā)展了三維蒙特卡羅-離散縱標(biāo)能量耦合方法,對(duì)中子輸運(yùn)模擬過(guò)程進(jìn)行分解,在多群處理精度較高的快區(qū)與熱區(qū),使用確定論方法進(jìn)行計(jì)算;在多群共振處理過(guò)程繁瑣、精度低下的共振區(qū),使用蒙卡方法進(jìn)行精確模擬�？紤]到對(duì)三維幾何問(wèn)題的處理能力和計(jì)算效率,確定論方法采用離散縱標(biāo)方法。本文對(duì)方法中的能區(qū)劃分、上散射源處理、共振區(qū)蒙卡源抽樣等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。本文主要工作與創(chuàng)新之處包括:(1)發(fā)展了基于能量過(guò)渡區(qū)的蒙特卡羅-離散縱標(biāo)能量耦合方法。對(duì)于熱區(qū)向共振區(qū)的上散射源,采用外迭代方法處理時(shí)需對(duì)共振區(qū)進(jìn)行迭代計(jì)算,計(jì)算效率低下。本文提出了基于能量過(guò)渡區(qū)的上散射源處理,并發(fā)展了基于過(guò)渡區(qū)的能量耦合方法,定義中子發(fā)生上散射反應(yīng)進(jìn)入共振區(qū)的能量區(qū)間為能量過(guò)渡區(qū),并使用蒙卡方法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行計(jì)算,避免對(duì)上散射源進(jìn)行外迭代,實(shí)現(xiàn)了高效的源傳遞和能量耦合計(jì)算。(2)提出了基于源粒子分配的蒙卡網(wǎng)格源抽樣方法。能量耦合方法的共振區(qū)蒙卡計(jì)算中,需定義全空間網(wǎng)格源,為避免源概率差異較大時(shí)可能存在的抽樣源粒子空間覆蓋率低的問(wèn)題,需模擬大量粒子,計(jì)算效率低。本文提出了基于源粒子分配的網(wǎng)格源抽樣方法,根據(jù)各個(gè)網(wǎng)格源的概率對(duì)源粒子進(jìn)行直接分配和權(quán)重調(diào)整,能夠使用較少的粒子數(shù)得到可靠的源粒子分布,實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)計(jì)算。為了驗(yàn)證本文發(fā)展的能量耦合方法,在對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,采用ITER下窗口生物屏蔽插件分析例題和IAEA-ADS基準(zhǔn)例題等例題對(duì)方法進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果與參考結(jié)果吻合較好,且相對(duì)于傳統(tǒng)的離散縱標(biāo)方法計(jì)算精度更高,相對(duì)于傳統(tǒng)的蒙卡方法計(jì)算效率更高。對(duì)于綜合例題上的固定源和臨界計(jì)算,耦合計(jì)算精度可達(dá)離散縱標(biāo)方法的3.94和2.08倍,計(jì)算效率可達(dá)蒙卡計(jì)算的26.59和7.94倍。測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果證明了本方法的正確性和高效性,可為先進(jìn)的反應(yīng)堆物理設(shè)計(jì)與分析提供技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TL329.2
【圖文】：

中存在上百種核素時(shí)，８０％－８５％的時(shí)間將用于查找能量網(wǎng)格［１９１。清華大學(xué)工程物逡逑理系對(duì)ＭＣＮＰ５模擬中子輸運(yùn)過(guò)程中的各個(gè)過(guò)程的時(shí)間占比進(jìn)行了分析『１６］，如逡逑圖１．１所示。在對(duì)壓水堆的計(jì)算中，當(dāng)核素?cái)?shù)量為３時(shí)，截面計(jì)算過(guò)程占總ＣＰＵ逡逑時(shí)間的４１％，核素?cái)?shù)量為５６時(shí)，截面計(jì)算過(guò)程占總時(shí)間的６５％。在對(duì)沸水堆的逡逑計(jì)算中，由于其幾何較復(fù)雜，程序在幾何追蹤上花費(fèi)的時(shí)間較多，截面計(jì)算過(guò)程逡逑的時(shí)間占比有所降低，當(dāng)核素?cái)?shù)量為５時(shí)，占比為３０％，當(dāng)核素?cái)?shù)量為３９時(shí)，逡逑占比為５２％。Ｔａｋａｍａｓａ邋ＭＯＲＩ曾估計(jì)，由于蒙卡方法中的截面計(jì)算過(guò)程，其將逡逑比多群方法多消耗３０％－８０％的時(shí)間＠１。在實(shí)際計(jì)算中，使用蒙卡方法對(duì)從快中逡逑子到慢中子的整個(gè)能譜進(jìn)行模擬時(shí)，截面計(jì)算過(guò)程是其耗時(shí)的主要原因之一。逡逑＿＿邋ｃ丨ｏｓｓ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邐ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ邋ｔｒａｃｋｉｎｇ逡逑■Ｈ｜ｃｏＵ？ｉｏｒ邐ＩＨＢｔｈｅ邋ｒ？ｍａｍｍｇ逡逑ＰＷＲ邋ｗｉｔ邋ｔｒｌｌ邋（ＨｍＵｄｒｓ：邋５ｉ）邐ＰＶＭｔ邋ｖｎｉｔ邋（ｕａｒｌｋｌｒ．５：））逡逑？ｎ邋ｍ逡逑ＢＶＶＫ邋ｉｔ？ｓｅｎｂｌ｝＇邋ｎｉｎｃＵｄｅｓ；邋３９）邐ＨＵＨ邋ａａｅＭｂｉ％＇邋（ｍｒｌｉｄｒｓ：邋５）逡逑ｍ．逡逑？馨逡逑３０Ｈ逡逑圖１．１蒙卡截面計(jì)算過(guò)程時(shí)間占比Ｍ逡逑確定論方法是反應(yīng)堆物理分析中發(fā)展較為成熟的方法，因其計(jì)算和收效速逡逑度快

圖２．１中子守恒微元圖逡逑

邐第２章中子輸運(yùn)理論及計(jì)算方法邐逡逑根據(jù)式（２．１６），中子通量密度０（ｒ，Ｅ）可表不為：逡逑Ｍ逡逑＝邋ｆ邋（ｐ（ｒ，Ｅ，ｎ）ｄｎ．邋＝邋＾邋（0ｍ（ｆ＞（ｒ，Ｅ，Ａｎｍ）邐（２．１７）逡逑ａ邐ｍ＝ｌ逡逑角度上的離散方式稱(chēng)為求積組。逡逑離散縱標(biāo)方法分三步求解輸運(yùn)方程［６６】：逡逑１）選擇合理精確的求積組｛ｗｍ，／２ｍ｝。求積組的選擇影響角度變量的離散方逡逑式，進(jìn)而影響離散縱標(biāo)方法的計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間［６６］。對(duì)于多維幾何問(wèn)題，求積逡逑組可以大致分為全對(duì)稱(chēng)求積組和不全對(duì)稱(chēng)求積組［６６］。圖２．３為１／８球面中全對(duì)稱(chēng)逡逑求積組示意圖，分別為Ｍ邋＝邋２、４、６、８，其中Ｍ代表角度方向在一個(gè)縱標(biāo)上離散逡逑方向的數(shù)目。逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 董雁冰,王福恒;強(qiáng)激光與金屬鋁相互作用時(shí)能量耦合的計(jì)算[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);1988年02期

2 寧述芹;;焦化能量耦合工藝的研究[J];燃料與化工;2018年01期

3 李國(guó)棟;胡仰棟;安維中;伍聯(lián)營(yíng);吳建芝;;甲烷部分氧化合成燃?xì)膺^(guò)程能量耦合工藝的研究[J];計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2007年03期

4 彭國(guó)良;杜太焦;劉峰;張相華;;激光燒蝕玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的能量耦合率模擬研究[J];中國(guó)激光;2014年02期

5 ;能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)構(gòu)[J];前沿科學(xué);2013年02期

6 張屹;史如坤;李力鈞;;基于“三明治”方法的激光焊接能量耦合模型(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年07期

7 徐文耀,師恩奇;Akasofu能量耦合函數(shù)的數(shù)值檢驗(yàn)[J];空間科學(xué)學(xué)報(bào);1986年01期

8 夏康民,劉妙宏,李立全,陳建文;紫外預(yù)電離Blumlein型準(zhǔn)分子激光器放電特性-能量耦合關(guān)系[J];中國(guó)激光;1983年06期

9 王葆華;陳密;高強(qiáng);徐殿國(guó);;一種晶閘管閥組高壓側(cè)觸發(fā)能量耦合獲取單元[J];電力電子技術(shù);2009年01期

10 郭劍;;中國(guó)科學(xué)家首次解析“能量耦合因子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白”的工作機(jī)制[J];中國(guó)科技術(shù)語(yǔ);2013年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 紀(jì)志強(qiáng);魏明;吳啟蒙;李芳;;ESD EMP能量耦合線性化建模[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)第十九屆全國(guó)靜電學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2014年

2 徐文耀;師恩琦;;Akasofu能量耦合函數(shù)的數(shù)值檢驗(yàn)[A];中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所論文摘要集（1986）[C];1989年

3 耿利飛;魏光輝;費(fèi)支強(qiáng);;連續(xù)波對(duì)無(wú)線電引信的干擾通道研究[A];中國(guó)物理學(xué)會(huì)第十五屆靜電學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 莊思璇;三維蒙特卡羅—離散縱標(biāo)能量耦合中子輸運(yùn)計(jì)算方法研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

2 鄒江林;高功率光纖激光深熔焊接特性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 趙雄;內(nèi)部能量耦合精餾塔及其節(jié)能效果的模擬研究[D];天津大學(xué);2008年

2 李亞超;基于部分能量耦合線圈的ICPT系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2017年

3 李國(guó)棟;基于Gibbs自由能最小法的反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2785346