聚變堆深穿透屏蔽計算方法研究.pdf

1、輻射屏蔽計算分析是核設(shè)施屏蔽設(shè)計與優(yōu)化的重要依據(jù)。聚變堆幾何結(jié)構(gòu)和材料復(fù)雜多樣，且包含大塊屏蔽和復(fù)雜孔道。屏蔽計算中不僅需要精確模擬幾何，還要有效解決深穿透問題。另外，聚變反應(yīng)釋放的中子能量在14MeV左右，屏蔽計算中的各向異性散射會更加嚴(yán)重。因此，需要對聚變堆深穿透問題的屏蔽計算方法進(jìn)行研究。
　　本課題結(jié)合蒙特卡羅方法幾何處理能力強(qiáng)和離散縱標(biāo)法適用于解決深穿透問題的優(yōu)點(diǎn)，對MC-SN耦合方法進(jìn)行了研究，推導(dǎo)出兩種方法交接面的粒

2、子流信息與角通量密度的映射關(guān)系。基于MCNP程序與多群粒子輸運(yùn)程序ARES，開發(fā)了MCNP-ARES耦合程序，并進(jìn)行了相關(guān)驗證。結(jié)果表明耦合程序計算結(jié)果與MCNP結(jié)果吻合良好，可用于幾何復(fù)雜且存在深穿透問題的聚變堆屏蔽計算中。
　　在利用基于離散縱標(biāo)法的ARES程序進(jìn)行聚變堆大塊屏蔽層的深穿透屏蔽計算時，傳統(tǒng)的空間差分方法如菱形差分方法為保證計算精度，需劃分較小的網(wǎng)格步長，導(dǎo)致計算量較大且非常耗時。因此，本文在theta權(quán)重差分方

3、法的基礎(chǔ)上，引入了有自適應(yīng)特性的定向theta權(quán)重(DTW)和指數(shù)定向權(quán)重(EDW)差分方法。EDW差分方法假設(shè)網(wǎng)格內(nèi)中子通量密度是指數(shù)分布的，其中的指數(shù)系數(shù)通過DTW得到的角通量密度進(jìn)行計算。通過測試分析，可發(fā)現(xiàn)EDW差分方法可在較大網(wǎng)格間距下獲得較好的計算精度，能有效進(jìn)行聚變堆中大塊屏蔽層的深穿透屏蔽計算。
　　聚變堆屏蔽計算中各向異性散射較強(qiáng)，且存在許多孔道問題。中子穿透具有較強(qiáng)的各向異性，傳統(tǒng)的求積組如全對稱求積組無法準(zhǔn)確