蒙特卡羅粒子輸運模擬中源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗方法研究.pdf

1、蒙特卡羅方法因其模擬精確性高、幾何適用性強等優(yōu)勢在粒子輸運計算研究中被廣泛應(yīng)用，但收斂速度慢是蒙特卡羅方法用于反應(yīng)堆模擬時的重要瓶頸，減方差方法正是解決蒙特卡羅計算收斂速度慢問題的重要方法，源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗方法是解決核系統(tǒng)屏蔽設(shè)計分析難題的有效減方差方法。本文針對源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗減方差方法如何高效使用方面存在的問題展開研究，實現(xiàn)了面向蒙特卡羅粒子輸運模擬的源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗方法，并集成到超級蒙特卡羅核計算仿真軟件系統(tǒng)SuperMC中，不僅

2、完善SuperMC軟件中的減方差方法，也進一步加強了SuperMC在處理屏蔽計算中深穿透問題的優(yōu)勢。同時，本工作為進一步研究更先進的減方差方法奠定了基礎(chǔ)，對核系統(tǒng)屏蔽設(shè)計研究具有重要意義。
　　首先，本文實現(xiàn)了結(jié)合能量、位置、方向的源粒子偏倚抽樣方法和基于直角坐標系或圓柱坐標系下的網(wǎng)格權(quán)窗方法，并在SuperMC軟件框架下進行了編程實現(xiàn)。基于系列基準例題的測試結(jié)果表明，本文實現(xiàn)模塊的計算結(jié)果與由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研發(fā)的國際

3、主流蒙卡程序MCNP吻合良好，驗證了本文實現(xiàn)模塊的正確性和有效性。
　　其次，為了方便高效地使用源偏倚和網(wǎng)格權(quán)窗減方差方法，本文對偏倚參數(shù)和網(wǎng)格劃分方案對計算效率的影響效應(yīng)進行了研究。通過大量例題的測試分析得出兩條規(guī)律:(1)在一定范圍內(nèi)，源位置偏倚參數(shù)優(yōu)化設(shè)置與源體積大小、源與計數(shù)距離成反比;(2)沿著感興趣區(qū)域“粗劃真空或密度小區(qū)域網(wǎng)格，細分密度大區(qū)域網(wǎng)格”，均能有效提高計算效率。
　　最后，本文選用中國鉛基研究實驗堆C