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蒙卡程序点能量核数据处理方法的研究与优化

作　者: 刘宇轩
导　师: 王侃
学　校: 清华大学
专　业: 核科学与技术
关键词: 蒙卡方法点能量数据分步法哈希表方法计算效率
分类号: TL329.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着第四代反应堆系统设计研究工作的开展,几何结构的任意性、能谱的多样性和材料的复杂性对堆芯物理计算工具提出了更高的要求。以蒙卡方法为基础的粒子输运计算程序具有处理上述问题的能力。但是,蒙卡方法也存在诸多挑战,其中最重要的问题是时间代价很高。我们定量分析了蒙卡方法用于堆芯计算的时间分布,无论是单纯的临界计算,还是燃耗相关问题的反应率统计,点截面运算的时间大多占到整个输运计算的一半以上。蒙卡方法一般采用连续点能量核数据格式,本文研究的主要内容是如何提高点截面数据的处理和运算效率。通过分析中子输运模拟和临界计算过程中的截面使用特征,本文提出了截面分步算法,核心思想是根据截面使用的频度,选择最佳的计算时机和合理的能量框架进行各层面的截面计算。该方法可使快谱问题的临界计算速度提高到原来的2~3倍,对于热谱算例也有15%~50%的效率提升。随核素各异的能量框架导致截面计算中大量的能量查找工作,我们尝试了哈希表算法,设计合理的哈希函数降低查找次数。与传统的二分法相比,哈希表算法可使查找效率提高3~9倍,与分步法相结合,可将大量反应率统计(燃耗相关)的运算效率提高20%~40%。截面分步算法和哈希表算法目前已应用到清华大学工程物理系自主开发的蒙卡堆芯物理计算程序RMC中。

蒙卡程序点能量核数据处理方法的研究与优化

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