SN方法粒子输运计算程序自动建模关键技术问题研究

在充分调研和分析SN方法粒子输运计算程序自动建模方法的基础上，对建模过程中的模型文件格式识别、属性编辑、空腔处理及自动划分离散网格等关键技术问题进行了研究，并提出了合理可行的解决方法。通过对SNAM程序建模部分功能测试，验证了这些方法的正确性和有效性。This paper presents two approaches to enhance the geometry modeling ability of SN particle transport simulation codes and focus on the key issues that lie in the processing from CAD model to SN code geometry model, e.g. CAD file format support, void modeling, mesh generation and model-editing. SNAM （SN Automatic Modeling system） has been developed as an interface code between commercial CAD software and SN particle transport simmulation codes. The testing results have shown that the algorithm and implementation used in SNAM are efficient and capable of all the necessary processing from CAD model to SN geometry model.     

三维协同设计在ITER项目中的工程应用

介绍了在ITER协同设计统一框架下本地搭建的协同设计平台的基本情况,包括三维模型的基本种类、表达方式、数据交换方法以及人员的培训与资质考核等。以ITER气体注入系统采购包为例,介绍了协同设计在核工业西南物理研究院ITER项目工程设计中的应用。     

中国ITER固态实验包层模块活化计算分析

根据中国ITER实验包层模块CH HCSB TBM设计结构建立了TBM径向一维模型。运用燃耗计算程序BISON、聚变堆放射性计算程序FDKR和衰变链数据库AFDC-DLIB,计算了TBM设计中不同停堆时间活化产物的放射性、余热沉积、潜在生物危害因子BHP和辐射剂量,并根据计算结果初步得出相应的变化规律。计算结果表明,对于HCSB TBM来说,在500MW聚变功率下运行一年,停堆时的总放射性、余热、BHP分别为4.587×10¹⁵Bq, 9.009×10^-3MW和90.73 km³•kW^-1,后板处辐射剂量3.278×10⁵ mSv•h^-1。结果表明,CH HCSB TBM不存在突出的放射性环境安全问题。     

聚变中子学的蒙特卡罗PVM并行模拟在ITER中子诊断设计中的应用

聚变能源很可能是人类文明得以维持发展的新型能源。未来的氘氚聚变堆的结构和工程设计很大程度上依赖于以聚变中子学为基础的计算。在过去的十余年中，很多的核数据库如FENDL和JENDL的检验工作围绕ITER设计而展开。聚变中子学计算包括中子和光子的输运计算。其计算目标是提供反应率和能谱等重要的信息。一维或二维的聚变中子学解析计算能提供一定精度的结果和高效率的优化设计，但对于一个三维的聚变托卡马克反应堆来说，只有蒙特卡罗方法能提供较精确的数值模拟结果。MCNP程序是由LANL实验室发展的用于中子和光子的蒙特卡罗计算的大型程序。PVM的并行计算环境能提高为MCNP程序的运行执行效率。     

核-主成分分析在奶牛体况自动评分中的应用

在奶牛体况自动评分领域的研究中还没有规范、统一的图像库和特征选取标准,评分准确率较低。针对上述奶牛体况自动评分研究的不足,提出了基于核-主成分分析(Kernel-PCA)的奶牛体况评分方法。首先利用霍夫变换(Hough Transform)提取奶牛尾部区域图像,然后利用图像分块去除奶牛表面的黑白花,最后采用核-主成分分析算法进行体况识别评分。实验结果表明,利用该方法能够制作一个科学、有效的奶牛体况评分图库,并且能够在一定误差范围内对奶牛体况进行自动评分。     

核分析技术在古陶瓷中的应用研究

古陶瓷是用瓷土加工后烧制的,它携带着的产地信息和反映古代不同时期加工工艺的年代特征,是分析和研究古陶瓷的科学依据.根据现代核分析技术的功能,阐述它在古陶瓷研究中将发挥的作用和应用前景.Ancient ceramic is fired with porcelain clay.It contains various provenance information and age characteristic.That is the scientific foundation to analyze and research the ancient ceramic with modern analysis methods.According to the property of nuclear analysis technique,the function and application of it is discussed.     

再生核粒子法在辐射传输无网格计算中的应用

基于光滑粒子动力学(SPH)方法发展起来的再生核粒子法(RKPM)是一种拉格朗日型无网格方法。该方法在处理复杂形体内流动、导热、相变、应力应变等多物理场耦合问题时获得了较广泛的应用,但在辐射传输中的适用性尚无研究。而高温半透明材料的相变过程,除以上多物理过程外还需要考虑辐射传输过程的影响。本文基于建立高温半透明颗粒相变过程光热力耦合过程统一的无网格模拟方法的目的,重点研究了RKPM模拟辐射传输的可行性问题。文中首先建立了辐射强度的RKPM拟合公式,然后建立了辐射传输方程的直接配点离散格式。计算了一维参与性灰介质的无量纲热流和无因次温度分布。通过和文献值对比,初步验证了RKPM能够模拟辐射传输方程,且具有较好的计算精度。     

蒙特卡罗技术在放射诊断剂量快速计算中的应用

采用蒙特卡罗（MC）技术研究放射性核素131I的放疗特性。给出了131I衰变过程的MC抽样表达式,实现了含电子和光子的混合抽样模拟。对水客体中131I衰变的MC模拟结果表明:131I能够有效地治疗甲状腺肿瘤而几乎不影响正常组织。变密度客体的MC模拟结果表明:沉积能量与面密度之间的关系与密度无关,满足卷积核自适应的要求;并且MC模拟能够提供剂量卷积核函数,为快速剂量计算提供数据。     

蒙特卡罗技术在放射诊断剂量快速计算中的应用

采用蒙特卡罗（MC）技术研究放射性核素131I的放疗特性。给出了131I衰变过程的MC抽样表达式,实现了含电子和光子的混合抽样模拟。对水客体中131I衰变的MC模拟结果表明：131I能够有效地治疗甲状腺肿瘤而几乎不影响正常组织。变密度客体的MC模拟结果表明：沉积能量与面密度之间的关系与密度无关,满足卷积核自适应的要求;并且MC模拟能够提供剂量卷积核函数,为快速剂量计算提供数据。     

核计算技术在核测井中的应用

本文介绍了核计算技术在核测井中的应用概况及其具体应用实例。     

蒙特卡罗粒子输运软件JMCT的网格计数功能设计与实现

基于蒙特卡罗输运的网格计数能够统计指定区域内密集的分布计数量.为实现JMCT统计局部计数量分布,设计并实现了JMCT网格计数功能,该功能支持三种正交几何（xyz直角几何、rθz柱几何、rθφ球几何）的均匀及不均匀剖分;介绍xyz直角几何网格计数的算法;基于大亚湾反应堆pin-by-pin模型、Venus模型以及ITER次临界包层模型等初步验证了网格计数功能;应用铀阵列模型,采用若干种网格剖分办法,在单机上对比测试了xyz直角几何下JMCT和MCNP5网格计数功能的串行性能,结果显示JMCT的计数时间较短,具有较高的效率.     

蒙特卡罗粒子输运问题的全局降方差方法

精确获得中子通量的时间-空间-能量精细分布对于一类非定常粒子输运蒙特卡罗模拟至关重要.以零方差理论为基础,采取化整为零的策略,把蒙特卡罗方法与离散纵标方法相耦合,用近似重要函数指导蒙特卡罗模拟,给出一种实现蒙特卡罗全局降方差的计算方案.数值算例表明,该计算方案获得了全局降方差的效果.     

离子输运蒙特卡罗模拟的步长选取

介绍带电离子在物质中输运模拟的详细历史法,开发模拟程序ITR(ions transport and reaction),同时实现抽取离子飞行步长的基本方法和脉冲近似法,计算结果与CORTEO及TRIM程序的结果比较符合很好.讨论两种步长选取方法,对脉冲近似法的最大步长进行限制,分析CORTEO程序与TRIM程序计算结果差别的主要原因.ITR同时具有TRIM和CORTEO的优点,采用脉冲近似法减少需要计算的核碰撞次数,通过索引(Index)方法对散射角的计算进行加速,计算效率大幅提高.     

模拟颗粒凝并过程的快速Monte Carlo方法

对常规异权值Monte Carlo(MC)方法进行改进,基于强核函数思想,通过颗粒群单重遍历即可求得强核函数最大值,采用接受-拒绝法随机搜寻凝并对,并利用搜寻过程中拒绝和接受的所有凝并对的信息来估计凝并事件的等待时间(时间步长),从而避免颗粒群的双重遍历,以提高MC的效率.对典型工况的模拟结果显示该快速方法计算代价仅为O(N_s),能够显著提高计算效率,同时保持足够的计算精度,较好地协调计算代价与计算精度之间的矛盾.     

SN共轭函数用于蒙特卡罗粒子输运自动减方差的研究

基于S_N输运计算平台ARES编制了三维共轭输运计算模块,根据一致性共轭驱动重要性抽样方法自动生成减方差参数,用于加速MCNP5计算.数值结果表明,自动生成的减方差参数可有效提高蒙特卡罗计算效率,并保证结果无偏.自动减方差技术利用S_N共轭函数可更经济准确的估计粒子重要性,避免手动估算减方差参数的复杂工作,对于复杂屏蔽问题的蒙特卡罗计算具有较好的应用前景.     

ITER������Ϸ����������Ч�ܵ�����Ԫ����

通过Ansoft Maxwell有限元分析软件,用封闭圆桶模型对ITER送气系统阀门箱的磁屏蔽进行了计算。计算,获得了屏蔽层厚度、上端开孔及侧面狭缝对磁屏蔽的影响方式及规律,给出了一种具有合理参数的可能设计。     

CdZnTe核探测器的蒙特卡罗模拟的初步研究

以CdZnTe核探测器的工作原理为依据,探测器内反应的随机性和反应产生的电子空穴对数目的统计规律为物理模型,应用Visual C + + 自行编制了蒙特卡罗模拟软件.模拟了γ射线在CdZnTe探测器中的响应能谱,并将模拟结果与实际器件的测试结果进行了比较讨论.模拟能谱与实际测得的能谱的主峰符合较好.此外,通过分析⁵⁷Co源辐照下探测效率与器件厚度的关系,可以推测探测效率达到最大时所对应CdZnTe探测器的理想厚度     

由X射线成像反推核爆当量的蒙特卡罗模拟

初步探讨利用X射线成像反推核爆当量.建立特征环小孔几何模型,采用MCNP4C进行模拟,从模拟源面积,E_c的选取,环宽、等效温度及X射线入射角度的影响等方面对蒙特卡罗模拟进行讨论.在模拟时宜选取源面积S₀=6.25π cm²、能量截断值E_c=2×10^-8 MeV,需考虑能量响应和角度响应.对等效温度为1.4 keV和3.8 keV、X射线入射角度为0°,1°,2°,3°,4°,5°,6°的特征环小孔模型分别进行模拟,给出根据这些模拟结果反推核爆当量的具体方法.     

MPI在蒙特卡罗程序GMT中的应用和发展

针对ADS颗粒靶概念的研究和设计,中国科学院近代物理研究所自主研发了蒙特卡罗模拟软件GMT。为了提高GMT程序的计算效率,研究了MPI在GMT中的应用和发展,实现了大规模随机数在进程中的随机分配,并采用快速读写文件的方式替代了MPI相关数据通信函数,极大地提高了计算效率。并研究了不同规模计算实例进程数、加速比、效率之间的关系,确定了最大加速进程数及并行效率最高时的进程数,为科研工作者在计算资源和计算效率之间选择最优计算方案提供了科学依据。MPI在GMT中的成功应用使计算资源得到了充分、高效的利用,极大地提高了计算效率,解决了蒙特卡罗方法中大规模事件模拟计算时间长、计算不稳定等问题,在散裂靶大规模扫描计算中发挥了重要的作用。For the research and design of the ADS granular-flow target concept, the Institute of Modern Physics, CAS has developed a Monte Carlo simulation software (GPU-accelerated Monte Carlo Transport program, GMT). In order to improve the computational efficiency of the GMT program, development and application of MPI in GMT were studied, to realize random distribution of the large-scale random number in the sub processes. Rapid reading and writing files were employed instead of the MPI data communication function, which greatly improves the computational efficiency. Different scale calculations were performed to study the relationship of process instance number, speedup to find the maximum acceleration process number and the number of processes when parallel efficiency is highest, which provides a scientific basis for researchers to optimize the computational program between computational resources and computation efficiency. The successful application of MPI in GMT, utilizes the computing resources fully and efficiently, improves the computational efficiency, solve the long time cost and unstable problem of Monte Carlo method in large-scale event simulations, plays an important role in the large-scale scanning calculation of the spallation target.