基于RMC的微观截面参数化北大核心CSCD

为了进行堆芯计算,需要通过组件计算提前构建少群截面参数库。传统确定论的组件截面参数化方法针对宏观截面进行截面参数化,但这种方式不仅需要考虑多种物理状态参数,而且需要考虑历史效应对截面的影响。提出了基于核素微观截面的蒙卡程序参数化方法,该方法可以消除燃耗历史的影响,且考虑的物理状态仅为燃耗深度以及材料温度。利用蒙卡程序产生组件截面参数库耦合堆芯程序进行堆芯计算,首先用蒙卡程序同时统计对应状态点下的核素密度以及核素少群微观截面,再利用核素微观截面进而获得宏观截面进行后续堆芯计算。为了验证方法正确性,构造了一个自定义的压水堆模型,计算结果与连续能量蒙卡计算结果符合良好。     

基于点截面的快堆组件均匀化参数计算方法

快中子反应堆的中子学计算中,少群参数的计算精度直接影响最终的计算精度。通过直接利用点截面的方法产生具体问题的精细群截面,随后进行组件输运计算并以获得的中子通量密度分布归并能群从而得到组件的均匀化少群参数,可以较精确地考虑中等质量核素在中高能量段具有的非常强烈的弹性散射共振效应以及全能量段存在的多核素共振干涉效应等问题。计算结果表明,由点截面产生的细群截面误差均在1%以内,进行能谱计算并利用该能谱归并能群得到少群参数的误差也在1%以内。随着截面精度的改善,最终堆芯计算的精度得到明显提升。     

基于不同ENDF/B的ACE格式库参数制作与初步检验（英）

评价核数据库是反应堆物理分析的基础。本研究调研了各个时期重要版本的评价核数据库ENDF/B-Ⅳ,Ⅴ.2,Ⅵ.8,Ⅶ.0,Ⅶ.1,用国际著名的核数据处理程序NJOY进行加工得到五组连续能量点截面库,对部分核素的微观截面进行比较,利用堆用蒙卡程序RMC进行临界基准检验。结果表明:基于ENDF/B-Ⅶ.1制作的连续能量中子截面库具有更高的精确度和良好的可靠性。     

基于不同ENDF/B的ACE格式库参数制作与初步检验（英文）

评价核数据库是反应堆物理分析的基础。调研了各个时期重要版本的评价核数据库ENDF/B-Ⅳ,Ⅴ.2,Ⅵ.8,Ⅶ.0,Ⅶ.1,用国际著名的核数据处理程序NJOY进行加工得到五组连续能量点截面库,对部分核素的微观截面进行比较,利用堆用蒙卡程序RMC进行临界基准检验。结果表明:基于ENDF/B-Ⅶ.1制作的连续能量中子截面库具有更高的精确度和良好的可靠性。     

基于VHTRC的棱柱式高温气冷堆核设计程序验证北大核心CSCD

高温气冷堆是国际公认的固有安全性高的反应堆堆型。针对高温气冷堆包覆颗粒燃料引入的燃料组件的双重非均匀性以及棱柱式堆芯布置的非均匀性和强空间耦合效应,提出基于蒙特卡罗均匀化-确定论输运方法的RMC-SaraGR程序系统作为棱柱式高温气冷堆的核设计程序。基于日本棱柱式高温气冷堆临界实验装置VHTRC基准题,针对此套核设计程序系统开展了均匀化模型研究和初步验证。研究结果表明,基于蒙特卡罗均匀化方法,采用全堆模型、合适的能群结构和分区方式产生组件群常数,并经过超级等效均匀化方法进行等效均匀化修正,可以保证堆芯多群均匀计算具有较高的计算精度。     

快堆中子学计算程序NECP-SARAX的改进与验证

NECP-SARAX是西安交通大学NECP团队开发的用于快中子反应堆的中子学程序系统。为准确处理快中子反应堆中中等质量核素散射共振以及非弹性散射导致的复杂的中子慢化效应,SARAX程序最初采用连续能量的蒙特卡罗方法计算中子能谱从而获得堆芯计算使用的有效多群截面。由于蒙特卡罗程序计算效率低,且在低能量段统计偏差较大,提出采用基于点截面的超细群方法计算中子慢化能谱,避免了蒙特卡罗方法产生参数时存在的缺陷。堆芯计算采用多群中子输运,通过优化简化几何建模,改进了程序的实用性。采用多种微扰方法计算堆芯各种反应性系数,提出了基于中子输运微扰理论的虚拟密度方法以计算堆内组件变形导致的反应性变化。在进行堆芯瞬态计算时,采用了点堆和改进准静态两种方法,可用于一般快堆和快谱ADS的典型事故分析。OECD发布的一系列快堆基准题测试表明,SARAX程序在快堆计算中具有良好的精度,达到了与国外著名快堆程序相当的水平。有效增殖因子与连续能量的蒙卡计算结果相比偏差在300 pcm以内。同时,由于引入了虚拟密度理论和三维时空动力学模型,程序功能更加完善,可以更好地满足快堆工程设计的需求。     

基于迭代法的CFM56-7B发动机风扇转速修正方法研究

基于发动机试车台参数修正方法,提出一种研究CFM56-7B发动机风扇修正转速N1K的精确计算方法。首先建立风扇转速标准化核心比例函数,以发动机生产厂家的历史数据为学习样本,构建指数修正因子α与风扇修正转速 N1K之间的函数模型;然后建立由风扇指示转速N1meas和大气温度T2计算风扇修正转速N1K的迭代方法;最后将大量实际数据代入到迭代程序进行 N1K计算,对结果进行误差分析并与传统算法求解的 N1K进行对比。结果表明：通过自主方程迭代修正后的N1K 具有更高的精度,更接近于厂家系统的原始数据,有较高的创新性和实用价值并为航空发动机关键参数自主基线方程的建模提供理论基础。     

开敞式蜗壳轴流式水轮机湍流计算及性能预估

本文在进行模型水轮机试验的基础上,完成了开敞式蜗壳轴流式模型水轮机的全流道三维定常湍流计算。计算程序以雷诺时均连续方程和N-S方程作为控制方程,选用标准κ-ε双方程湍流模型使方程组封闭。数值求解通过CIMPLEC算法实现速度、压力的分离求解,离散差分格式具有二阶精度。通过计算获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的能量性能,并与试验结果进行了比较。     

感应耦合氩等离子体反应器内流场的三维数值模拟（英文）

感应耦合等离子体反应器内流场的三维数值模拟可以揭示其复杂的空间分布.利用PROE软件建立反应器的三维模型.假设等离子体是良好的导体,结合麦克斯韦方程组以及电磁学和流体力学方程,经过推导得到磁流体力学的连续、动量、能量方程.利用FLUENT软件的二次开发功能完成耦合计算.磁场的矢量方程通过复矢量技术和UDS得到解决,利用UDS定义变物性参数和添加源项.在C语言的基础上编写UDF.将划分好网格的模型和UDF导入FLUENT中,应用基于压力法的求解器进行模拟运算.通过模拟运算得到了反应器内电磁场、温度场、速度场的分布图.最后进行了二维模拟和三维模拟的对比,以验证文中所进行模拟所得结果的可行性.     

SiC-pn结二极管α粒子辐射效应

为了研究6HSiC材料制作的pn结二极管探测器的辐照特性,采用蒙卡程序模拟研究了4.3和1.8MeV能量的α粒子在辐照探测器中的物理过程。介绍了二极管探测器的工艺制作和物理参数,根据其结构建立了仿真模型,利用蒙卡程序进行了α粒子照射的仿真研究。研究结果直观地反映了α粒子在探测器中的输运情况。α粒子在探测器中的辐射效应主要是电离作用,电离产生的电子空穴对形成一定的分布。给出了α粒子在探测器中的电离能量损失分布及二极管探测器的电荷收集效率表达式。     

JMCT与子通道程序耦合方法研究及验证

蒙特卡罗与热工水力的耦合计算是目前反应堆数值模拟的重要研究方向,在蒙特卡罗方法连续能量点截面的基础上结合热工程序的温度反馈,反应堆中子计算的准确性得到大幅提高。为了提高计算精度,堆芯模型分辨率也需进一步提高,相比于组件均匀化模型,pin-by-pin的建模方式能够获得更好的结果。利用蒙特卡罗程序JMCT与子通道程序COBRA-EN实现了蒙特卡罗-热工的内耦合,内耦合方式通过内存进行数据传递,其计算效率及安全性均优于外耦合方法。随后利用NURISP项目迷你堆的pin-by-pin模型对耦合程序进行验证。计算结果与同类耦合程序相似,验证了程序的准确性。同时,对耦合过程的收敛性问题进行了初步分析。     

Utilization of the BARC critical facility for ADS related experiments

The paper discusses the basic design of the critical facility, whose main purpose is the physics validation of AHWR. Apart from moderator level control, the facility will have shutdown systems based on shutoff rods and multiple ranges of neutron detection systems. In addition, it will have a flux mapping system based on 25 fission chambers, distributed in the core. We are planning to use this reactor for experiments with a suitable source to simulate an ADS system. Any desired sub-criticality can be achieved by adjusting the moderator level. Apart from perfecting our experimental techniques, in simple configurations, we intend to study the one-way coupled core in this facility. Preliminary calculations, employing a Monte Carlo code TRIPOLI, are presented.      

多群输运-燃耗耦合蒙特卡罗计算

介绍了三维多群中子输运-燃耗耦合P3近似蒙特卡罗程序MCMG-BURN，该程序是在连续截面蒙特卡罗程序MCNP和反应堆栅元均匀化程序WIMS基础上发展而来的，使用多群截面为模拟临界实验堆和高通量工程实验堆，取得与MCNP和实验一致的结果，MCMG-BURN具有与MCNP相同的精度，但计算时间较MCNP要少得多。     

基于蒙特卡罗正算输运的全局减方差方法

蒙特卡罗方法是当前形势下辐射屏蔽计算的首选分析工具。小概率深穿透问题则是屏蔽计算的关键与亟待解决的核心问题,需要使用有效的减方差技巧。针对全局问题,利用蒙特卡罗正算输运得到的粒子通量或探测响应来构建权重窗参数,将现有的粒子位置偏移拓展到位置和能量偏倚。利用国际屏蔽基准题进行测试验证,通过使用该方法,粒子被引导到模型的所有位置。平均相对误差降低到10%以下,几乎所有网格区域都有粒子统计。结果表明,基于蒙特卡罗正算输运的输运偏倚参数构建方法能够实现全局减方差。     

电子加速器屏蔽室空间散射的蒙特卡罗计算

为解决电子直线加速器屏蔽室的空间散射计算相关问题,采用蒙特卡罗程序MCNP4B进行模拟,使用分步计算的方法,结合分裂和轮盘赌技巧,计算出9MeV驻波直线加速器运行时的空间散射剂量率大小.并实际测量了加速器运行时屏蔽室周围距地面上方1m处的空间散射剂量分布.将计算得到的结果、计算空间散射的经验公式结果和实际测量的结果三者进行了比较分析.结果表明:蒙特卡罗方法计算值比较符合实际测量值,经验公式计算值则存在一定的偏差.     

热辐射输运问题的隐式蒙特卡罗方法求解

热辐射与物质相互作用及辐射光子在物质中的传输是惯性约束聚变研究中的重要课题. 介绍了基于隐式蒙特卡罗方法的辐射输运方程,在该方程的积分-微分形式基础上,推导了利于蒙特卡罗方法模拟的等价的积分输运方程;基于积分方程设计数值模拟流程,编写三维蒙特卡罗数值模拟程序;针对热辐射输运典型问题及benchmark问题开展了数值实验,计算结果验证了方法的适应性及程序的正确性. 关键词： 热辐射 惯性约束聚变 输运方程 隐式蒙特卡罗     

Dissipative dynamics for hard spheres

The dynamics for a system of hard spheres with dissipative collisions is described at the levels of statistical mechanics, kinetic theory, and simulation. The Liouville operator(s) and associated binary scattering operators are defined as the generators for time evolution in phase space. The BBGKY hierarchy for reduced distribution functions is given, and an approximate kinetic equation is obtained that extends the revised Enskog theory to dissipative dynamics. A Monte Carlo simulation method to solve this equation is described, extending the Bird method to the dense, dissipative hard-sphere system. A practical kinetic model for theoretical analysis of this equation also is proposed. As an illustration of these results, the kinetic theory and the Monte Carlo simulations are applied to the homogeneous cooling state of rapid granular flow.     

热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.     

Measurement of neutron-induced proton-production energy spectra with NE213 scintillator

Many benchmark data are required for the improvement of theoretical model implemented in a Monte Carlo code for particle transport. To acquire the benchmark data, we measured energy spectra of protons emitted from graphite, aluminum, and iron targets bombarded with continuous-energy neutrons, which enable simultaneous measurements at the incident energies from 100 to 600 MeV at a time. The neutron flux incident on the target was measured with a ²³⁸U fission ionization chamber. Protons emitted from the target were measured with three ΔE–E detectors consisting of a thin NE102A scintillator and a thick NE213 liquid scintillator. In the analysis, the pulse shape discrimination of the NE213 scintillator enable us to distinguish events for a charged particle stopping in the scintillator from events for a charged particle penetrating the scintillator. Experimental results were compared with calculations by the PHITS code coupled with the JENDL-HE file, the Bertini model implemented in the PHITS code, and the PEANUT model in the FLUKA code.     

JMCT优化查找策略的实现

分析连续能量点截面中子输运程序JMCT中区间查找的时间复杂度.针对主能量网格,裂变释放中子数和不可分辨共振网格进行区间映射加速,并以等差和等比序列网格为例,对比分析不同散列网格的质量.最后选择寿期初与寿期中燃料棒栅元的k_∞问题进行对比测试.结果显示,对于核素数目较多的输运问题,优化查找策略具有很好的加速效果.