蒙特卡羅粒子輸運(yùn)模擬中源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗方法研究.pdf

1、蒙特卡羅方法因其模擬精確性高、幾何適用性強(qiáng)等優(yōu)勢在粒子輸運(yùn)計(jì)算研究中被廣泛應(yīng)用，但收斂速度慢是蒙特卡羅方法用于反應(yīng)堆模擬時(shí)的重要瓶頸，減方差方法正是解決蒙特卡羅計(jì)算收斂速度慢問題的重要方法，源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗方法是解決核系統(tǒng)屏蔽設(shè)計(jì)分析難題的有效減方差方法。本文針對(duì)源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗減方差方法如何高效使用方面存在的問題展開研究，實(shí)現(xiàn)了面向蒙特卡羅粒子輸運(yùn)模擬的源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗方法，并集成到超級(jí)蒙特卡羅核計(jì)算仿真軟件系統(tǒng)SuperMC中，不僅

2、完善SuperMC軟件中的減方差方法，也進(jìn)一步加強(qiáng)了SuperMC在處理屏蔽計(jì)算中深穿透問題的優(yōu)勢。同時(shí)，本工作為進(jìn)一步研究更先進(jìn)的減方差方法奠定了基礎(chǔ)，對(duì)核系統(tǒng)屏蔽設(shè)計(jì)研究具有重要意義。
　　首先，本文實(shí)現(xiàn)了結(jié)合能量、位置、方向的源粒子偏倚抽樣方法和基于直角坐標(biāo)系或圓柱坐標(biāo)系下的網(wǎng)格權(quán)窗方法，并在SuperMC軟件框架下進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)?；谙盗谢鶞?zhǔn)例題的測試結(jié)果表明，本文實(shí)現(xiàn)模塊的計(jì)算結(jié)果與由美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的國際

3、主流蒙卡程序MCNP吻合良好，驗(yàn)證了本文實(shí)現(xiàn)模塊的正確性和有效性。
　　其次，為了方便高效地使用源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗減方差方法，本文對(duì)偏倚參數(shù)和網(wǎng)格劃分方案對(duì)計(jì)算效率的影響效應(yīng)進(jìn)行了研究。通過大量例題的測試分析得出兩條規(guī)律:(1)在一定范圍內(nèi)，源位置偏倚參數(shù)優(yōu)化設(shè)置與源體積大小、源與計(jì)數(shù)距離成反比;(2)沿著感興趣區(qū)域“粗劃真空或密度小區(qū)域網(wǎng)格，細(xì)分密度大區(qū)域網(wǎng)格”，均能有效提高計(jì)算效率。
　　最后，本文選用中國鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆C