[发明专利]一种基于多群虚截面的连续能点蒙特卡罗粒子输运方法

摘要

本发明涉及一种基于多群虚截面的连续能点蒙特卡罗粒子输运方法，建立多群统一能量网格，并预计算材料与核素对应于多群统一能量网格的截面数据，使得每步输运中只需要对多群统一能量网格进行一次搜索查找即可得到输运计算中需要的各种截面数据，从而极大的地减少计算时间；同时，正常核素连续能量网格具有上万或者更多的能点，常用的统一能量网格方法中网格点更是高达几十万甚至上百万，多群统一能量网格中网格点非常少，因此在大大减少内存的同时，由于单次搜索时间地减少，也节约了计算时间，保证计算精度不受到损失。

主权项

1.一种基于多群虚截面的连续能点蒙特卡罗粒子输运方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)：在蒙特卡罗粒子输运模拟中，对从核数据库中读取的连续能点核数据进行预处理，预处理包括以下步骤：(11)采用用户给定的或者程序内置的多群统一能量网格数组，记为MultiGErgArray[NMG]，其中NMG表示多群统一能量网格数组中的能量网格点个数；(12)对比每个核素i的能量网格数组EryArrayi[Ni]，Ni表示核素i的能量网格点个数，与步骤(11)中的多群统一能量网格数组MultiGErgArray[NMG]比较，找出多群统一能量网格数组中的每个能量网格点MultiGErgArray[j]在核素i的能量网格数组EryArrayi[Ni]中的位置p，p满足：EryArrayi[p]＜MultiGErgArray[j]＜EryArrayi[p+1]，标记p为Positioni[j]，存入核素i的多群指针数组，标记为Positioni[NMG]，建立起每个核素的核素多群指针数组；(13)每个核素i对应多群统一能量网格数组中的能量网格点MultiGErgArray[j]的多群虚总截面标记为σMG,tot,i[j]，MG表示多群，tot表示总截面，按照如下方式获得：σMG,tot,i[j]＝max(σtot,i[m],m＝Positioni[j],Positioni[j+1]+1)，其中σtot，i[m]是单核素i的能量网格数组EryArrayi[Ni]中的能量网格点EryArrayi[m]对应的核素i的总截面值，将σMG,tot,i[j]存入核素i的多群虚总截面数组，标记为σMG,tot,i[NMG]，从而建立起每个核素的多群虚总截面数组；(14)在步骤(13)中建立核素i的多群虚总截面数组的基础上，将材料k中所有核素的多群虚总截面值按密度比例求和得到材料的多群虚宏观总截面数组，标记为ΣMG,k[NMG]，从而建立起每个材料的多群虚总截面数组；步骤(2)：依据步骤(1)中预处理得到的每个核素的核素多群指针数组、每个核素的多群虚总截面数组和每个材料的多群虚总截面数组，进行基于多群虚截面的连续能点蒙特卡罗粒子输运模拟，包括以下步骤：(21)使用二分查找法搜索当前粒子能量erg在步骤(11)中的多群统一能量网格数组MultiGErgArray[NMG]中的位置，记为indexMG，indexMG满足MultiGErgArray[indexMG]≤erg＜MultiGErgArray[indexMG+1]；当前粒子能量erg下当前材料k的多群虚宏观总截面值ΣMG,k，按照如下方式获得：ΣMG,k＝max(ΣMG,k[indexMG]，ΣMG,k[indexMG+1])；当前粒子能量下当前材料k中的每个核素i的多群虚总截面值σMG,tot,i，按照如下方式获得：σMG,tot,i＝max(σMG,tot,i[indexMG]，σMG,tot,i[indexMG+1])；(22)使用步骤(21)中得到的当前粒子能量下当前材料k的多群虚宏观总截面代替传统的当前材料真实宏观总截面进行输运长度抽样，并根据抽样得到的输运长度、粒子的原始位置和粒子的原始运动方向，更新粒子的位置；(23)使用步骤(21)中得到的当前粒子能量下当前材料中每个核素的多群虚总截面与当前材料k的多群虚宏观总截面的比值，进行反应核素的抽样，得到反应核素为icol；(24)从核数据库中读取的连续能点核数据计算反应核素i_col的真实总截面除以核素i_col的多群虚总截面σ_MG,tot,i，得到拒绝比率ρ，抽取一个随机数ξ，如果ξ＞ρ，则反应被拒绝，为虚反应，粒子在此处不发生反应，转至步骤(22)继续抽样输运长度进行下一步输运；如果ξ≤ρ，反应是真反应，粒子在此处真实发生反应，按照传统蒙特卡罗粒子输运方法，根据从核数据库中读取的反应核素的连续能点核数据得到真实弹性散射、非弹性散射、吸收反应截面，进行反应类型抽样、反应后次级粒子产生和粒子状态的抽样，更新粒子的能量、出射角度信息，完成粒子输运的一步，转至步骤(21)进行粒子输运的下一步，输运停止的条件与传统蒙特卡罗粒子输运方法中相同，从而实现基于多群虚截面的连续能点蒙特卡罗粒子输运模拟。