本文關鍵詞：中子光子輸運物理過程蒙特卡羅處理方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：蒙特卡羅方法能夠接近真實地模擬各種粒子在介質中的輸運過程,精細的粒子物理過程模擬是粒子輸運正確性的基本保障。目前,針對反應堆的蒙特卡羅粒子輸運程序往往是針對具體堆型,在粒子類型、物理反應類型、能量范圍、物理過程修正等方面不全面,難以同時滿足先進反應堆如加速器驅動次臨界堆、聚變堆,一般商用反應堆如壓水堆、輕水堆等設計與分析的要求。同時,在粒子物理過程模擬中還存在超熱中子能量區(qū)間共振等問題需要進一步研究。 本文圍繞上述問題,在系統(tǒng)分析先進反應堆設計需求并研究常用能量范圍中子／光子與物質相互作用的基礎上構建了較完備的中子／光子輸運物理過程蒙特卡羅方法處理體系,該體系充分考慮了中子／光子與物質作用的基本物理過程處理以及常用能量范圍內的物理過程修正處理。具體考慮的中子能量范圍為le-11MeV-150MeV,考慮了包括彈性散射、非彈性散射、吸收反應基本物理過程的處理,并對熱中子上散射效應、不可分辨共振效應、瞬發(fā)中子進行了修正處理。對于超熱中子問題本工作進行了深入研究,發(fā)展了基于權重修正的多普勒展寬拒絕修正方法進行修正處理。光子的能量范圍為1keV-100GeV,包括康普頓散射、相干散射、光電效應、電子對效應以及光核反應五種物理過程。同時,根據(jù)體系中不同的物理過程,對核數(shù)據(jù)的存儲結構進行了優(yōu)化設計,使核數(shù)據(jù)查找調用更加靈活方便。 本工作基于超級蒙特卡羅核計算仿真軟件系統(tǒng)SuperMC編程實現(xiàn)了中子、光子、中子光子耦合輸運物理過程的處理,并進行系統(tǒng)地驗證。選取了一系列基準例題進行程序校驗,包括國際臨界安全基準評價工程手冊中6大類問題共31道例題,國際中子、光子泄漏率基準實驗共計33道例題,測試結果證明了中子、光子物理過程處理方法的正確性。采用俄羅斯商用快堆BN-600模型對程序進行綜合測試,模擬計算結果與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室發(fā)展的蒙卡程序MCNP結果及相關文獻中計算結果吻合良好,表明本文設計實現(xiàn)的中子、光子物理過程的正確性。 在系統(tǒng)驗證之后,基于本文發(fā)展的方法與程序開展了中國聚變工程實驗堆CFETR的屏蔽設計優(yōu)化。本文通過優(yōu)化屏蔽包層材料及厚度進行優(yōu)化。優(yōu)化方案的中子學計算結果與MCNP計算結果進行比較,進一步顯示了本文方法的正確性,并初步說明了其在先進反應堆設計分析方面應用的能力。
【關鍵詞】：蒙特卡羅 中子 光子 物理過程 多普勒展寬拒絕修正
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL32
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1 蒙特卡羅粒子輸運理論概述11-14
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 蒙特卡羅粒子輸運理論簡介12-13
• 1.1.3 蒙特卡羅方法發(fā)展現(xiàn)狀及應用13-14
• 1.2 中子/光子輸運物理過程蒙特卡羅處理方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 理論方法現(xiàn)狀15
• 1.2.2 程序發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 現(xiàn)有問題16
• 1.3 研究目標及意義16-17
• 1.3.1 研究目標16-17
• 1.3.2 研究意義17
• 1.4 本文主要內容及結構17-19
• 第二章 中子/光子輸運物理原理19-31
• 2.1 引論19
• 2.2 中子與物質作用物理原理19-24
• 2.2.1 宏觀中子物理20-21
• 2.2.2 微觀中子物理21-24
• 2.3 光子與物質作用物理原理24-26
• 2.3.1 宏觀光子物理24
• 2.3.2 微觀光子物理24-26
• 2.4 中子/光子核數(shù)據(jù)26-29
• 2.4.1 中子核數(shù)據(jù)26-28
• 2.4.2 光子核數(shù)據(jù)28-29
• 2.5 本章小結29-31
• 第三章 中子輸運物理的蒙特卡羅處理體系及方法研究31-57
• 3.1 引論31
• 3.2 中子輸運物理過程的蒙特卡羅處理體系設計31-37
• 3.2.1 輸運/碰撞劃分方法32-34
• 3.2.2 基本物理過程/物理過程修正劃分方法34-35
• 3.2.3 蒙特卡羅粒子輸運中子物理過程處理體系構建35-37
• 3.3 中子基本物理過程的蒙特卡羅處理方法研究37-40
• 3.3.1 輸運過程處理37-38
• 3.3.2 碰撞過程處理38-40
• 3.4 中子物理過程修正的蒙特卡羅處理方法研究40-52
• 3.4.1 超熱/熱中子處理方法40-51
• 3.4.2 不可分辨共振修正處理方法51-52
• 3.5 中子核數(shù)據(jù)處理方法研究52-54
• 3.5.1 核數(shù)據(jù)存儲結構設計52-53
• 3.5.2 核數(shù)據(jù)處理方法53-54
• 3.6 本章小結54-57
• 第四章 光子輸運物理的蒙特卡羅處理體系及方法研究57-65
• 4.1 光子輸運物理過程的蒙特卡羅處理體系設計57-59
• 4.2 光子輸運物理過程的蒙特卡羅處理方法研究59-61
• 4.2.1 輸運過程處理59-60
• 4.2.2 碰撞過程處理60-61
• 4.3 光子核數(shù)據(jù)處理方法研究61-64
• 4.3.1 核數(shù)據(jù)存儲結構設計61-63
• 4.3.2 核數(shù)據(jù)處理方法63-64
• 4.4 本章小結64-65
• 第五章 程序基準校驗及應用研究65-89
• 5.1 引論65
• 5.2 中子輸運基準校驗65-74
• 5.2.1 中子積分泄漏率基準例題測試65-69
• 5.2.2 臨界安全基準例題測試69-72
• 5.2.3 超熱中子基準例題測試72-74
• 5.2.4 中子輸運基準校驗小結74
• 5.3 光子輸運基準校驗74-76
• 5.3.1 光子積分泄漏率例題測試74-76
• 5.4 中子/光子藕合輸運基準校驗76-78
• 5.4.1 中子產光子積分泄漏率實驗例題測試76-78
• 5.5 綜合測試及典型應用78-87
• 5.5.1 BN-600 測試78-84
• 5.5.2 CFETR屏蔽設計應用84-87
• 5.6 本章小結87-89
• 第六章 總結與展望89-93
• 6.1 總結89-90
• 6.2 論文主要貢獻(創(chuàng)新點)90
• 6.3 未來展望90-93
• 參考文獻93-99
• 附錄1 BN-600例題中各種材料的核子密度99-103
• 致謝103-105
• 在讀期間發(fā)表的學術論文目錄105

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 蔣校豐;欒興峰;鄧力;;多群蒙特卡羅程序MCMG的開發(fā)與基準校驗[J];核動力工程;2007年01期

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  本文關鍵詞：中子光子輸運物理過程蒙特卡羅處理方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：255225