蒙特卡罗粒子输运计算自动建模程序MCAM在ITER核分析建模中的应用

国际热核试验堆(ITER)核分析的主要计算工具是三维蒙特卡罗输运程序MCNP。MCAM(MCNP Auto-Modeling system)作为MCNP自动建模与可视化软件,其主要功能是CAD模型与MC-NP计算模型之间的数据交互。一方面MCAM可将通用格式的CAD模型转换成MCNP计算模型,另一方面作为一个可视化工具,它可以以CAD模型的方式显示MCNP计算模型中几何及材料等相关信息。主要介绍利用MCAM对ITER三维MCNP模型的改进,主要包括:包层模块的重建和内包层几何细化;模型环向角度从20°到40°的扩展。

MCAM4.8在ITER建筑大厅中子学建模中的应用

国际热核聚变实验堆ITER的基准中子学分析模型只包含了托克马克装置。为了进行托克马克装置生物屏蔽以外的中子学分析,需要建立其建筑大厅的中子学计算模型。本文利用蒙特卡罗计算自动建模软件MCAM,在最新的ITER建筑大厅的工程CAD模型基础上,建立了ITER装置生物屏蔽层外墙的建筑大厅中子学计算模型。该模型是第一个包含托克马克以外空间的详细三维中子学计算模型,已经通过了正确性检验并被ITER确认接收,将作为基准模型由ITER国际组织向其合作伙伴发布。

利用ITER基准模型对MCAM4.2进行检验(Ⅰ)

利用ITER三维基准模型对蒙特卡罗方法粒子输运自动建模软件MCAM4.2进行了检验测试,实现了CAD工程模型的预处理,自动转换生成MCNP计算输入文件,并完成测试要求的中子壁负载和偏滤器中子注量率与核热沉积的计算。ITER模型的成功处理与计算表明MCAM能够正确和有效地处理大型复杂几何模型。

多物理耦合分析自动建模软件SuperMC／MCAM5．2设计与实现

超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统SuperMC是一套通用、智能、多功能的核系统设计与安全分析软件。多物理耦合分析自动建模软件SuperMC/MCAM(multi-physics coupling analysis modeling program)是其中的自动建模模块,其目标是为多物理耦合分析提供精确高效的建模功能。SuperMC/MCAM最新版本SuperMC/MCAM5.2支持SuperMC、MCNP、FLUKA、Geant4、TRIPOLI等多种蒙特卡罗程序计算模型的自动建模,可进行CAD模型与蒙特卡罗计算模型之间的自动双向转换,以及进行各蒙特卡罗程序计算模型之间的相互转换。本文对SuperMC/MCAM5.2的功能及多蒙特卡罗几何正向与反向转换方法进行了介绍,采用国际热核实验堆ITER基准模型对SuperMC/MCAM5.2进行了测试,测试中SuperMC/MCAM5.2生成的各蒙特卡罗模型计算结果一致,证明了SuperMC/MCAM5.2建模功能的正确性和有效性。

MCAM在ITER装置TRIPOLI三维中子学建模中的应用

目前,国际热核聚变实验反应堆ITER装置仅有针对MCNP程序的三维中子学基准模型(ITERA-lite4),因此无法使用TRIPOLI程序对ITER装置进行中子学计算分析。本文利用蒙特卡罗计算自动建模软件MCAM 5.1创建ITER装置的三维中子学TRIPOLI模型,并通过TRIPOLI程序对其进行中子学计算分析。计算结果与基于ITER A-lite4的MCNP计算结果吻合良好,从而验证了所建模型的正确性。

MCAM在ITER窗口限制器蒙特卡罗计算建模过程中的应用

在MCAM(蒙特卡罗粒子输运计算自动建模系统)平台下,实现了ITER窗口限制器CAD工程模型的预处理以及到蒙特卡罗计算模型的自动转换,并借助MCAM的反向转换功能和MCNP中二维几何截面绘制程序PLOT对生成的计算模型进行了验证。MCAM在ITER窗口限制器蒙特卡罗建模过程中应用结果表明对于一个具有复杂几何结构的CAD工程模型来说,MCAM提高了其蒙特卡罗计算建模的效率和准确性,可以有效地替代传统的手工建模方法,应用于实际计算分析过程中。

miR-362-3p和MCAM在稽留流产患者绒毛组织中的表达及其与微血管密度的关系

目的:探讨miR-362-3p和人黑色素瘤细胞黏附分子(MCAM)在稽留流产患者绒毛组织中的表达及其与微血管密度(MVD)的关系。方法:选取30例稽留流产患者作为稽留流产组,人工流产的30例早孕孕妇作为对照组。运用生物信息学预测到miR-362-3p的一个靶基因MCAM,采用实时荧光定量PCR(qPCR)检测两组绒毛组织中miR-362-3p和MCAM mRNA的表达水平,随机选取两组各20例采用免疫组织化学法(IHC)检测绒毛组织中MCAM的表达和MVD。结果:miR-362-3p在稽留流产组中的相对表达水平高于人工流产组(P<0.05);MCAM mRNA在稽留流产组中的相对表达水平低于人工流产组(P<0.05);稽留流产组中miR-362-3p和MCAM mRNA的相对表达量呈负相关关系(r=-0.796,P<0.05)。MVD在稽留流产组中的表达水平低于人工流产组(P<0.05),MCAM的蛋白表达量与MVD呈正相关关系(r=0.667,P<0.05)。结论:miR-362-3p可能通过调控MCAM影响胎盘MVD,从而与胎盘发育过程中稽留流产的发生发展相关。

基于SuperMC／MCAM与SimpleGEO的FLUKA辐射输运建模能力对比

蒙特卡罗程序FLUKA传统的手工几何建模不直观、费时费力。针对FLUKA自动建模,欧洲核子中心发展了蒙特卡罗辅助建模软件SimpleGEO,但无法直接处理工程CAD模型和复杂几何。针对FLUKA建模面临的困难,FDS团队基于SuperMC/MCAM多物理耦合分析自动建模软件开发了FLUKA建模功能。本文选取具有代表性的ex7、Neutron-Maze、FDS-Ⅱ模型和ITER基准模型对SuperMC/MCAM和SimpleGEO的建模性能进行测试对比。测试内容涵盖了模型栅元体积、真空通量及真实物理输运结果。测试结果表明,SuperMC/MCAM能处理结构更为复杂的几何模型,且具备转换工程CAD几何模型的能力,相对于SimpleGEO几何处理能力更强。

乳腺癌患者血清sCD146与组织MCAM基因甲基化状态和临床病理特征的关系

目的探讨乳腺癌患者血清可溶性CD146[又称为黑色素瘤细胞粘附分子(MCAM)](sCD146)水平与肿瘤组织MCAM基因甲基化状态及患者临床病理特征之间的关系。方法收集2019年5月至2020年5月在我院确诊并接受手术治疗的148例原发性乳腺癌患者的新鲜肿瘤组织和癌旁组织以及术前血液样本,另收集30例健康体检人群的血液样本作为正常对照组。采用甲基化定量PCR技术(qMSP)确定组织中MCAM基因甲基化程度,并采用ELISA法检测血清sCD146水平。用Pearson法分析乳腺癌患者两项指标之间的相关性。结果对于乳腺癌患者,血清sCD146水平高于正常对照组人群(P<0.05),且乳腺癌组织MCAM基因甲基化程度的中位数明显低于相应的癌旁组织(P<0.05)。血清sCD146水平与肿瘤组织中MCAM基因甲基化程度呈负相关性(r=-0.461,P<0.001)。此外,血清sCD146水平与肿瘤组织中MCAM基因甲基化程度与肿瘤T分期、分级、Ki-67表达及雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)表达有关(P<0.05)。而且三阴性乳腺癌患者血清sCD146水平和组织MCAM基因低甲基化率最高,显著高于Luminal A型和Luminal B-HER2-型(P<0.05)。结论乳腺癌患者血清sCD146水平较健康对照人群普遍升高,以三阴性乳腺癌患者升高最明显,这可能与肿瘤组织中MCAM基因发生去甲基化有关;而且血清sCD146水平也随着肿瘤T分期和组织学分级增加而逐渐升高。

Sasobit温拌沥青的高温流变力学性能研究

为研究Sasobit温拌沥青的流变力学性能并评价其高温性能,制备两种原样沥青的Sasobit温拌沥青并进行不同温度下的频率扫描试验,得到了原样沥青和Sasobit温拌沥青复数模量MCAM模型主曲线,并根据复数模量主曲线进一步得到了所有沥青缩减频域内的复数黏度.然后,采用Cross模型表征沥青缩减频域和测试频域(60℃)的复数黏度,并对不同频域零剪切黏度(ZSV)拟合曲线的黏弹力学特征进行分析.研究结果表明:MCAM模型能够描述所有沥青复数模量主曲线,满足时-温等效原理;与基质沥青不同,温拌沥青主曲线在测试温度范围内表现出黏弹性固体特征,说明温拌剂改变了原样沥青的流变力学特性.基质沥青和SBS改性沥青在缩减频域内的复数黏度连续性较好且拟合优度为0.99以上,说明复数黏度在缩减频域内满足黏弹性时-温等效原理,而所有温拌沥青复数黏度表现出时-温失效特征.除基质沥青外,SBS改性沥青和温拌沥青60℃频率-黏度曲线均出现了明显的高、低频黏度平台,并得到了其零剪切黏度(ZSV),说明采用Cross模型评价改性(温拌)沥青高温性能较为可行.

粒子输运计算模型M CNP模型的可视化实现

MCAM(MCNP Automatic Modeling system)是MCNP自动建模与可视化软件,重点介绍MCAM中MCNP中子学模型可视化的原理、技术及实现。通过分析MCNP中子学模型文本描述和构造立体几何表示法的关系,指出从构造立体几何表示法到CAD模型的转换是MCNP中子学模型可视化的关键所在。

蒙特卡罗程序TRIPOLI自动建模方法研究

TRIPOLI是法国原子能署(CEA)开发的三维蒙特卡罗粒子输运计算程序,在反应堆物理分析、辐射防护设计、核安全评估等领域得到广泛应用。但是手工描述其输入文件耗时,容易出错,质量得不到保证。本文研究了TRIPOLI自动建模方法,实现了CAD工程模型与TRIPOLI模型的相互转换。通过对基准例题的计算分析,证明了其转换结果正确、可靠。

结合几何的MCNP计算结果可视化分析系统的研究与实现

蒙特卡罗粒子输运程序MCNP在分析复杂例题的模拟计算结果数据时,具有分析过程不直观、效率低等问题。FDS团队结合科学计算可视化技术、GPU(图形处理器)可视化编程技术,以及本团队自动建模系统MCAM的反向转换引擎,自主研发了集数据分类提取、图形化管理以及结合几何的三维数据可视化分析功能于一体的MCNP计算结果可视化分析系统。以国际热核实验堆ITER为代表的大量测试结果表明,该系统显著提高了数据的利用率和分析效率。

ITER中国液态锂铅实验包层模块中子学分析

基于ITER装置全模型,借助于MCNP自动建模程序MCAM,将TBM模块插入该模型的赤道窗口,使用MCNP/4C和FENDL1.0数据库,对DLL和SLL两个典型子模块设计进行三维中子学计算和分析,给出TBM模块核热功率密度分布以及氚增殖能力。

基于相似性评价的辐射输运计算建模方法研究

多物理耦合自动建模软件Super MC/MCAM能够有效提高复杂核装置设计分析的效率与质量。核反应堆中具有大量几何相同部件的模型,为了进一步提高MCAM处理复杂问题的效率,本文研究并实现了一种基于相似性评价的模型重用方法。该方法从专家库和建模历史中检索和判断具有相似性的几何模型,并重用其建模结果。使用包括聚变反应堆在内的多种模型的测试结果表明,该方法能够有效提高建模效率。

三维信息模型协同编辑技术及系统

对现有协同设计系统在协同编辑方面的工作进行研究,在分析它们研究对象和方法的基础上,结合MCAM对大型三维信息模型设计的需要,提出并开发了网络MCAM系统。利用基于“消息”的通信机制,将设计中对三维信息模型的编辑过程包装为网络传输的“消息”,大大减少了网络传输中的数据量,并较好的实现了三维信息模型的协同编辑技术。

蒙特卡罗自动建模中的空腔简化算法研究

考虑到粒子跟踪效率,在基于面描述的蒙特卡罗粒子输运模拟程序的计算模型中,除描述系统各部件的几何实体外,还需对非实体空间即空腔进行几何描述。由于空腔几何需严格填满实体间空隙,其建模复杂度通常较实体几何高,所以复杂系统常因空腔复杂度过高而严重制约蒙特卡罗建模和计算效率。本文研究了一种基于凸实体的自动空腔简化算法,该算法首先将栅元实体分解为凸实体集合,利用与子空间相交的凸实体的补集描述该子空间区域的空腔。该算法已在多物理耦合分析自动建模软件SuperMC/MCAM中实现,并使用国际热核聚变实验堆ITER中子学基准模型进行了测试。测试结果表明,相比基准算法,该算法可简化空腔表达式到1/60,提升转换效率25倍及生成模型的计算效率1.4倍。

基于改进的多对多联想记忆混沌神经网络研究

研究混沌神经网络的联想记忆特性,探讨了网络参数的改变对其联想记忆效果的影响,在此基础上提出了一种多对多联想记忆混沌神经网络模型(MCAM),通过仿真实验证明了该模型的先进性.

FLUKA几何模型到CAD几何模型转换方法初步研究

FLUKA是一种应用广泛的蒙特卡罗粒子输运计算程序,但其几何模型的描述不直观、易出错,用户难以对模型进行直观快捷的查错和高效重用,很大程度上限制了其在诸多领域中的应用。本文基于开源的Open CASCADE平台,初步发展了FLUKA几何模型到计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)几何模型的自动转换方法并进行了程序实现,实现了对FLUKA模型的可视化编辑,提高了FLUKA建模的效率。测试结果初步表明了该方法的正确性和可靠性。

激光聚变实验装置屏蔽性能模拟计算

主要采用了蒙特卡罗方法对激光聚变实验装置外表面的中子和光子能谱及剂量进行模拟与分析,引入了MCAM软件绘制激光聚变实验装置的三维模型图,并自动转化为MCNP的输入文件,进行了靶室屏蔽性能的蒙卡模拟,从辐射防护的角度为屏蔽系统的建立、人员的辐射防护以及靶室材料的选择提供理论依据。通过模拟结果得出,CLAM钢作为靶室材料时,其屏蔽中子产生的瞬发光子剂量,在非孔道处是铝合金的1/2左右,40cm厚的混凝土屏蔽层对中子和光子起到了很好的屏蔽作用,均降低了一个数量级,另外在孔道处的中子和光子剂量,加了混凝土的情况反而比裸靶室时高10%左右,建议对靶室孔道外部考虑额外的防护。