[发明专利]一种基于蒙特卡罗方法与特征线方法耦合的计算辐射屏蔽的方法

摘要

本发明公开了一种基于蒙特卡罗方法与特征线方法耦合的计算辐射屏蔽的方法，该方法通过耦合这两种方法，在几何复杂的辐射源区域采用蒙特卡罗方法模拟，而针对几何简单的屏蔽层区域则采用非均匀修正的特征线方法模拟来获取屏蔽层中的辐射粒子通量分布结果，其中，蒙特卡罗方法优点在于能够精确地模拟多维复杂几何下的粒子输运过程，而特征线方法优点在于其对计算模型几何限制小，计算速度快且不存在射线效应，可以获得高精度的计算结果。相对传统的屏蔽计算方法而言，本发明可以对深穿透屏蔽区域获得更好的几何适应性、更高的计算效率和更精确的计算精度。

主权项

1.一种蒙特卡罗方法与特征线方法耦合的计算辐射屏蔽的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤（1）、几何模型划分：分析待计算的几何模型，根据几何模型各个部分几何结构的复杂度，将几何复杂的辐射源及其周围支撑结构部分划为蒙卡子模型，将几何简单的远离辐射源的外围屏蔽层区域划为特征子模型，所述的远离辐射源为≥10个自由程，两个子模型之间通过一系列公共耦合面连接起来组成整个完整的几何模型；步骤（2）、获得计算参数，包括以下内容：对蒙卡子模型进行粒子输运计算，获得蒙卡子模型与特征子模型之间公共耦合面上的面积分流量矩阵：J_I,G＝[j_i,g]，(i＝1~I,g＝1~G)其中，j_i,g是穿过耦合面上第i个面元的第g群的面积分流量，I为耦合面上面元的总数，G为材料宏观截面划分的能群总数；蒙卡子模型的物理计算模型信息，由用户手工给出或者利用自动建模技术处理获得；特征子模型中各几何体的重要性信息，由用户给出；特征子模型的网格栅元划分信息，由用户给出；耦合面面元参数信息，可根据特征线子模型的网格栅元划分信息获得；粒子运动方向离散信息，由用户给出；特征子模型的特征线信息，利用通用软件AutoCAD、ACIS软件处理获得；特征子模型中各材料区的宏观截面信息，可利用截面处理软件对评价核数据库ENDF/B进行并群处理得到；步骤（3）、利用如下非均匀修正的特征线方法进行计算：φj,g=1Vj∫4πΣk=1KAj,k(Ω)∫0Lj,k(Ω)[ψj,k,gin(Ω)e-Σj,k,gs(Ω)+Qj,g(Ω)Σj,k,g(1-e-Σj,k,gs(Ω))]dsd2Ω]]>其中，φ_j,g为网格栅元j里的第g群的粒子标通量密度；V_j为网格栅元j的体积；A_j,k(Ω)和L_j，k(Ω)分别为网格栅元j里、离散方向为Ω的第k条特征线的宽度和长度；s(Ω)为网格栅元j里、离散方向为Ω的第k条特征线上某一点距离该特征线起点的距离；∑_j，t,g为网格栅元j里材料的第g群宏观总截面；Q_j,g(Ω)为网格栅元j里、离散方向为Ω的第g群的辐射源项；为网格栅元边界上的特征线入射粒子角通量密度，此处即为网格栅元j里、沿Ω方向上的第k条特征线的第g群的特征线入射粒子角通量密度；进行特征线方法计算时，根据各几何体的重要性进行网格剖分，对重要性高的几何体，采用精细网格剖分；对重要性低的几何体，采用粗网格剖分。