蒙特卡羅減方差方法研究及其在聚變反應堆中的應用.pdf

1、中國聚變工程試驗堆(CFETR)的相關中子學計算的需求日益增長，其中包括高分辨率、高計算強度的輻射輸運計算和停堆劑量率計算。在大型和復雜的反應堆幾何形狀中，屏蔽材料加速了中子的衰減，使得很少的初始源粒子離開真空容器輸運到遠離等離子體源的空間網(wǎng)格中。減方差方法作為一種有效的解決方法，可以偏倚模擬輸運的概率，而在感興趣的區(qū)域中發(fā)生更多的采樣事件。
　　在中子輸運的深穿透屏蔽計算中，以一維CFETR平板模型作為深穿透屏蔽計算實例，分別應

2、用了幾何分裂與輪盤賭、強迫碰撞、權窗等減方差技巧，對各種減方差技巧應用過程中遇到的如中子平分布問題，全零權窗等問題，進行了分析總結，并在此基礎上提出了針對深穿透問題的新的解決思路。通過不同方法的分析和組合，獲得了權窗和指數(shù)變換的最佳組合，使計算效率加速了162倍。
　　然而，局部減方差方法難以處理全局的方差減少問題。全局減方差方法是全局蒙特卡羅粒子輸運問題的有效解決途徑。該方法使用相關的中子信息構建偏倚參數(shù)。在本文中，開發(fā)并應用了

3、全局減方差程序。柱狀CFETR模型用于比較各種形式的全局減方差方法。結果表明，基于通量的全局減方差方法可以使模型各處得到更可靠的統(tǒng)計結果，計算效率是直接模擬的7.43倍。此外，還使用了基于網(wǎng)格的中子通量的全局減方差方法來模擬三維CFETR模型的全局中子運輸問題。通過十次權窗迭代，系統(tǒng)的粒子被均勻分布，并得到充分采樣。所有柵元均有計數(shù)，平均相對誤差在權窗迭代的最終步驟中降低為2.4％。
　　當在復雜和龐大的模型中應用全局減方差權窗時