蒙特卡羅減方差方法研究及其在聚變反應(yīng)堆中的應(yīng)用.pdf

1、中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆(CFETR)的相關(guān)中子學(xué)計(jì)算的需求日益增長(zhǎng)，其中包括高分辨率、高計(jì)算強(qiáng)度的輻射輸運(yùn)計(jì)算和停堆劑量率計(jì)算。在大型和復(fù)雜的反應(yīng)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(kāi)真空容器輸運(yùn)到遠(yuǎn)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(yùn)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(yùn)的深穿透屏蔽計(jì)算中，以一維CFETR平板模型作為深穿透屏蔽計(jì)算實(shí)例，分別應(yīng)

2、用了幾何分裂與輪盤賭、強(qiáng)迫碰撞、權(quán)窗等減方差技巧，對(duì)各種減方差技巧應(yīng)用過(guò)程中遇到的如中子平分布問(wèn)題，全零權(quán)窗等問(wèn)題，進(jìn)行了分析總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提出了針對(duì)深穿透問(wèn)題的新的解決思路。通過(guò)不同方法的分析和組合，獲得了權(quán)窗和指數(shù)變換的最佳組合，使計(jì)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(wèn)題。全局減方差方法是全局蒙特卡羅粒子輸運(yùn)問(wèn)題的有效解決途徑。該方法使用相關(guān)的中子信息構(gòu)建偏倚參數(shù)。在本文中，開(kāi)發(fā)并應(yīng)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(jié)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(jì)結(jié)果，計(jì)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(lái)模擬三維CFETR模型的全局中子運(yùn)輸問(wèn)題。通過(guò)十次權(quán)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(jì)數(shù)，平均相對(duì)誤差在權(quán)窗迭代的最終步驟中降低為2.4％。
　　當(dāng)在復(fù)雜和龐大的模型中應(yīng)用全局減方差權(quán)窗時(shí)