一种反馈式辐射屏蔽分析方法、系统、终端及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种反馈式辐射屏蔽分析方法、系统、终端及介质，涉及辐射屏技术领域，其技术方案要点是：基于初始多群截面库以确定论方法获取辐射区域正向输运的正向解以及伴随输运的伴随解；根据辐射区域的正向解和伴随解确定MC方法计算所需的降方差参数；对MC方法正向输运中的计数进行统计和分析，产生各空间区域材料的核反应宏观截面，并反馈至初始多群截面库后以相同格式形成更新多群截面库；依据更新多群截面库重新进行正向输运和伴随输运计算，迭代多次后输出MC方法正向输运计算获得的辐射场空间分布结果。本发明专利技术能够避免单独使用确定论方法带来的计算结果粗糙、以及单独使用MC方法在深穿透问题中无计数或技术不收敛的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种反馈式辐射屏蔽分析方法、系统、终端及介质


[0001]本专利技术涉及辐射屏
，更具体地说，它涉及一种反馈式辐射屏蔽分析方法、系统、终端及介质。

技术介绍

[0002]在科学研究和工程实践领域，准确高效的辐射屏蔽分析方法具有重要的研究价值和工程应用价值。对于深穿透辐射屏蔽问题，确定论方法因多群截面库的准确性问题导致计算结果粗糙，连续能量的蒙特卡罗（MC）模拟方法计算结果准确，但在求解深穿透问题中会出现关注区域无计数或计数不收敛的问题。为实现精准的深穿透辐射屏蔽分析，国内国外在此领域开展了大量的研究工作。
[0003]在1963年，Kalos指出，存在这样的重要性函数，能指导MC抽样使统计结果为零方差。基于对重要性函数的不同理解，提出了几种重要的降方差技术：（1）1998年，Wagner等人提出了CADIS方法，该方法适用于源
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探测器问题和源
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局部解问题，通过确定论方法计算出问题的伴随函数，设计出相应的权窗参数指导MC模拟在探测器的加速收敛；（2）2001年，Cooper针对全局解问题提出了平抽样技术，该技术认为统计量要在所有相空间元胞收敛，就要求元胞内的MC粒子密度都足够高，并控制元胞内粒子的权重的弥散度；（3）2007年，Wagner等人把Cooper的全局降方差思路与CADIS方法相结合，提出了适用于全局解问题的FW
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CADIS方法；（4）2009年，Becker以确定论正向计算结果为基础，提出了全局通量权窗（GFWW）方法和全局响应权窗（GRWW）方法，把Cooper的全局降方差方法从标通量推广到能量
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空间元胞层面；（5）同年，Becker通过确定论计算的粒子价值流估算目标权窗，做了标通量与粒子密度正相关的假定，开发了通量偏差展平和响应偏差展平技术；（6）2016年，Berkeley大学把FW
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CADIS方法从能量
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空间元胞推广到能量
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空间
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角度元胞层面，该方法的内存要求和计算成本都很高。
[0004]上述混合计算降方差技术具有共同的理论基础，即用确定论计算产生可用于指导MC计算的重要性函数。但在实际中，确定论方法只能使用多群截面参数，该参数与MC方法使用的是连续能量的核截面存在一定差异，导致确定论计算产生的重要性函数与MC方法计算模型不匹配，限制了混合方法在深穿透屏蔽中的计算精度和分析能力。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种反馈式辐射屏蔽分析方法、系统、终端及介质，该方法具有核反应截面反馈、数据库自适应的特点，能够克服多群截面库与连续能量截面库不一致导致的深穿透屏蔽计算能力的限制问题。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：第一方面，提供了一种反馈式辐射屏蔽分析方法，包括以下步骤：基于初始多群截面库以确定论方法获取辐射区域正向输运的正向解以及伴随输运的伴随解；
根据辐射区域的正向解和伴随解确定MC方法计算所需的降方差参数；对MC方法正向输运中的计数进行统计和分析，产生各空间区域材料的核反应宏观截面，并反馈至初始多群截面库后以相同格式形成更新多群截面库；依据更新多群截面库重新进行正向输运和伴随输运计算，直至迭代更新多次使MC方法所用的连续截面库与确定论方法所用的多群截面库差异缩小后输出MC方法正向输运计算获得的辐射场空间分布结果。
[0007]进一步的，所述正向输运的求解方程具体为：其中，H表示中子正向输运算符；表示中子注量率；表示中子状态相空间；q表示外中子源强；表示空间梯度算子；表示碰撞后中子运动方向的单位矢量；表示空间位置；E表示碰撞后中子能量；表示中子与介质作用的总截面；表示中子与介质作用的散射截面；表示碰撞前中子能量；表示碰撞前中子运动方向的单位矢量。
[0008]进一步的，所述伴随输运的伴随解获取过程具体为：基于初始多群截面库和辐射区域的正向解以确定论方法进行求解获取。进一步的，所述伴随输运的求解方程具体为：其中，表示中子伴随输运算符；表示中子伴随注量率；表示中子状态相空间；表示伴随中子源强；表示空间梯度算子；表示碰撞后中子运动方向的单位矢量；表示空间位置；E表示碰撞后中子能量；表示中子与介质作用的总截面；表示中子与介质作用的散射截面；表示碰撞前中子能量；表示碰撞前中子运动方向的单位矢量。
[0009]进一步的，所述确定论方法为离散纵坐标法S
N
、球谐函数方法R
N
、特征线法MOC、穿透概率法TPM、碰撞概率法CPM、有限元方法中的任意一种。
[0010]进一步的，所述MC方法计算所需的降方差参数包括源偏倚参数和权窗参数。
[0011]进一步的，所述核反应宏观截面包括总截面、吸收截面、散射截面，总截面、吸收截面、散射截面的计算公式具体为：
其中，表示核反应截面；表示核反应截面类型，包括总截面、吸收截面、散射截面；D表示所在空间区域；g表示中子n能群号；为求和符合，下标i表示第i个中子历史、下标j表示该历史中的第j个轨迹，第j次自由飞行；表示第i个中子j轨迹的权；表示第i个中子j轨迹的能量；表示第i个中子j轨迹的轨迹长度；为示性函数，中子在空间D内且能群编号为g时取值为1，否则为0。
[0012]第二方面，提供了一种反馈式辐射屏蔽分析系统，包括：求解计算模块，基于初始多群截面库以确定论方法获取辐射区域正向输运的正向解以及伴随输运的伴随解；参数确定模块，根据辐射区域的正向解和伴随解确定MC方法计算所需的降方差参数；迭代更新模块，对MC方法正向输运中的计数进行统计和分析，产生各空间区域材料的核反应宏观截面，并反馈至初始多群截面库后以相同格式形成更新多群截面库；更新计算模块，用于依据更新多群截面库重新进行正向输运和伴随输运计算，直至迭代更新多次使MC方法所用的连续截面库与确定论方法所用的多群截面库差异缩小后输出MC方法正向输运计算获得的辐射场空间分布结果。
[0013]第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种反馈式辐射屏蔽分析方法。
[0014]第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种反馈式辐射屏蔽分析方法。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提出的一种反馈式辐射屏蔽分析方法，能够避免单独使用确定论方法带来的计算结果粗糙、以及单独使用MC方法在深穿透问题中无计数或技术不收敛的问题；2、本专利技术能够突破多群数据库与连续能量数据库不一致引起的屏蔽计算结果不收敛的限制；3、本专利技术能够实现深穿透屏蔽分析的自适应计算；4、本专利技术能够有效满足科研与工程中的大尺度、深穿透、高精度辐射屏蔽分析的需求。
附图说明
[0016]此处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反馈式辐射屏蔽分析方法，其特征是，包括以下步骤：基于初始多群截面库以确定论方法获取辐射区域正向输运的正向解以及伴随输运的伴随解；根据辐射区域的正向解和伴随解确定MC方法计算所需的降方差参数；对MC方法正向输运中的计数进行统计和分析，产生各空间区域材料的核反应宏观截面，并反馈至初始多群截面库后以相同格式形成更新多群截面库；依据更新多群截面库重新进行正向输运和伴随输运计算，直至迭代更新多次使MC方法所用的连续截面库与确定论方法所用的多群截面库差异缩小后输出MC方法正向输运计算获得的辐射场空间分布结果。2.根据权利要求1所述的一种反馈式辐射屏蔽分析方法，其特征是，所述正向输运的求解方程具体为：其中，H表示中子正向输运算符；表示中子注量率；表示中子状态相空间；q表示外中子源强；表示空间梯度算子；表示碰撞后中子运动方向的单位矢量；表示空间位置；E表示碰撞后中子能量；表示中子与介质作用的总截面；表示中子与介质作用的散射截面；表示碰撞前中子能量；表示碰撞前中子运动方向的单位矢量。3.根据权利要求1所述的一种反馈式辐射屏蔽分析方法，其特征是，所述伴随输运的伴随解获取过程具体为：基于初始多群截面库和辐射区域的正向解以确定论方法进行求解获取。4.根据权利要求1所述的一种反馈式辐射屏蔽分析方法，其特征是，所述伴随输运的求解方程具体为：其中，表示中子伴随输运算符；表示中子伴随注量率；表示中子状态相空间；表示伴随中子源强；表示空间梯度算子；表示碰撞后中子运动方向的单位矢量；表示空间位置；E表示碰撞后中子能量；表示中子与介质作用的总截面；表示中子与介质作用的散射截面；表示碰撞前中子能量；表示碰撞前中子运动方向的单位矢量。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的一种反馈式辐射屏蔽分析方法，其特征是，所述确定论方法为离散纵坐标法S
N
、球谐函数方法R
N
、特征线法MOC、穿透概率法TPM、碰撞概率法CPM、有限元方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊云，柴晓明，余红星，李兰，王金雨，吕焕文，唐松乾，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：