基于首次碰撞源方法的多维S_N射线效应研究

通过半解析法求解由孤立点源产生的未碰撞中子源项,进而求出首次碰撞源分布,以将孤立的源分布到更广的范围中,从而减轻由离散纵标法计算产生的射线效应。编制了适应于三维离散纵标计算程序CTDOS的射线效应减轻程序REM3D,与Kobayashi三维基准题的结果进行比对,证明了射线效应减弱的正确性与本程序的可行性。

三维并行首次碰撞源模块研制

为了解决首次碰撞源方法对于大规模网格计算效率低以及近源区存在较大计算误差的问题,研制了三维并行首次碰撞源模块。该模块采用区域分解方法实现三维首次碰撞源并行计算,利用自适应源区网格加密方法降低近源区的计算误差。计算结果表明,并行计算有效地提高了计算效率,140核并行计算时,并行效率可达66.89%,自适应源区网格加密方法很好地降低了近源区的计算误差。

基于全局因子修正首次碰撞源的射线效应方法研究

计算孤立源、大空腔中子输运问题时,离散纵标方法(SN)存在射线效应,计算结果失真,常用首次碰撞源方法进行缓解以提高结果可靠性。但在首次碰撞源方法中,需要求解未碰撞中子注量率,通常采用基于网格中心法或网格角点平均值法的射线追踪技术,破坏了未碰撞中子数守恒原则。本文提出采用全局因子修正法对未碰撞中子注量率进行修正,使其满足中子数守恒原则;经过Kobayashi屏蔽计算基准题的检验,计算结果最大误差从6.15%降到3.71%,表明该方法能有效提高计算精度,可为屏蔽优化设计提供数据支持。

基于多次碰撞源的离散纵标射线效应减弱方法研究

本研究旨在探讨通过蒙特卡罗(MC)方法计算多次碰撞源分布,以减轻离散纵标(SN)方法中的射线效应,尤其是在处理包含局部源、低密度或真空区域的模型时。采用MC方法计算多次碰撞源分布,并利用Kobayashi基准题对多次碰撞源和首次碰撞源的射线效应减弱方法进行了初步验证和分析。通过混合并行技术(消息传递接口MPI+开放式多处理器OpenMP)提高计算效率,减少负载不平衡问题。研究表明,MC多次碰撞源方法在抑制SN方法中局部源问题的射线效应方面表现优异,能够显著减少计算中的非物理震荡,提高计算精度。当碰撞次数达到3次以上时,计算偏差降低至10%以下。此外,采用混合并行技术后,120个线程的并行计算效率达到80%以上。尽管在计算时间上略有不足,该方法在处理复杂几何和物理条件下展现了较大的潜力,是一种有前景的射线效应减弱方法。

泄漏源首次碰撞补偿技术

提出泄漏源首次碰撞补偿技术,以解决二维/一维中子输运计算收敛不稳定问题。将源项通过首次碰撞方法等效为各个区域的散射源,相当于将局部的孤立源分布到整体的广泛空间中,从而减轻泄漏源加重的射线效应影响,并应用单能修正简化计算方法,提高了二维/一维中子输运计算的收敛性、稳定性和精度。

ARES屏蔽程序中二维射线效应消除方法研究

在辐射输运屏蔽计算分析中,离散纵标法(SN方法)是目前国际上通用的主要计算方法之一。由于SN方法求解输运方程时只沿少数几个特定方向进行会产生射线效应,尤其对于孤立点源、大空腔模型、强吸收介质等问题,射线效应非常明显。本文基于首次碰撞源法,通过半解析方法求解未碰撞中子通量密度并求解首次碰撞源项,将孤立点源对所有空间网格的贡献等效于每个网格点的首次碰撞源对所有网格的贡献之和,从而减弱射线效应。自主开发了二维射线效应消除模块ARES_RayEffect2D,将该模块与二维离散纵标输运计算模块ARES2D耦合计算,并与国际成熟屏蔽程序对一系列算例进行程序对标。计算结果表明,ARES_RayEffect2D能有效减弱射线效应。

离散纵标法中射线效应消除理论方法研究

离散纵标法在计算大空腔、强吸收介质模型时会存在射线效应问题,使得通量密度呈现出空间震荡如锯齿波纹状分布。本文描述和分析射线效应及其产生原因,由于离散纵标法在求解输运方程时只沿特定的方向进行,把原来连续的方向变量转换成有限离散方向求解,而离散求积组不具备完整描述输运问题通量密度分布的能力。通过对主流方法进行研究分析,采取首次碰撞源方法作为目前主要的研究方向,自主开发了多维射线效应消除程序RAY,基准题的计算表明RAY能够有效地减弱射线效应。