本发明专利技术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，本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于核科学中辐射输运与数值计算模拟研究领域。
技术介绍
辐射屏蔽计算主要是利用粒子输运计算方法来对大型核装置进行粒子输运模拟计算，从而获得核装置生物屏蔽区域的辐射粒子通量分布的过程，它可以辅助核工程设计人员对核装置进行有效地辐射屏蔽设计与分析。目前，粒子输运计算方法一般分为蒙特卡罗方法和确定论方法。蒙特卡罗方法是以统计学理论为基础，通过对大量粒子物理事件和过程的随机模拟来获取粒子通量密度。确定论方法常见的有特征线方法、离散纵标法、碰撞概率方法等，此类方法主要是从粒子输运方程本身出发进行数值求解来获得粒子通量密度。蒙特卡罗方法的优点在于能够比较逼真地描述具有随机性质的事物的特点及过 程，并且对几何和材料的限制小，可以精确模拟复杂材料、复杂几何下的粒子输运问题；它的缺点在于计算比较耗时，收敛速度慢，且在粒子输运问题中，计算结果与系统大小有关，对于大系统或小概率事件的计算问题，计算结果往往比真实值偏低，特别针对大型核装置进行屏蔽计算时，容易产生深穿透效应而无法获得精确的计算结果。确定论方法的最大优点在于计算收敛速度快；但它的缺点在于存在一定程度的几何限制性，难以处理大型复杂几何模型。传统的辐射屏蔽计算方法通常基于单一的蒙特卡罗方法或者确定论方法，从而两种方法本身的缺点严重限制了它们在大型复杂核装置(如ITER模型、IFMIF装置)辐射屏蔽计算中的应用。蒙特卡罗方法屏蔽计算时对大尺度的屏蔽区域难以获得精确的结果，统计误差大，且收敛速度慢，计算耗时；而确定论方法存在一定的几何限制性，难以处理大型复杂核装置的辐射屏蔽计算问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为:本专利技术的目的在于克服传统的辐射屏蔽计算方法在计算精度、计算效率和几何适应性上的不足，提供了一种蒙特卡罗-特征线方法耦合的辐射屏蔽计算方法，不仅可以获得更好的计算精度和计算效率，而且增强了对计算模型的几何适应性。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为:，包括以下步骤:步骤(I )、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:JI；G = , (i = I I, g = I G)其中，j。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:权利要求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(I)、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:Ji,G = ，( = I I，g = I G) 其中，ji，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:2.根据权利要求1所述的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，所述的几何模型划分，将待计算的几何模型划分为蒙卡子模型和特征子模型两部分，并采用自动建模技术进行自动建模与模型划分，无需人工干预，可快速、方便、高效地生成蒙卡子模型和特征子模型的物理计算模型，这样与传统的手工建模相比，自动建模可以处理更复杂的几何模型，提高了生成物理模型的正确性和处理效率。3.根据权利要求1所述的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，所述的特征子模型网格栅元划分，根据组成特征子模型各几何体的重要性进行网格划分，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，这种处理方法可以在保证用户关心区域计算精度的同时，提高计算效率；同时，减少网格数目亦可以减少内存开销，提高内存使用效率，增强其对大型复杂几何模型的几何适应性。4.根据权利要求1所述的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，所述的非均匀修正的特征线方法，在模拟计算过程中，对材料非均匀的网格，需要先进行材料宏观总截面修正，再利用修正后的宏观总截面进行特征线方法计算，这样与传统的特征线方法 相比，提高了计算精度，同时，也提高了计算效率。全文摘要本专利技术公开了，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，本专利技术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。文档编号G06F17/50GK103106301SQ20131002357公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日专利技术者陈珍平, 郑华庆, 孙光耀, 宋婧, 吴宜灿 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院本文档来自技高网...
【技术保护点】
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：JI,G＝[ji,g]，(i＝1~I,g＝1~G)其中，ji,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： φ j , g = 1 V j ∫ 4 π Σ k = 1 K A j , k ( Ω ) ∫ 0 L j , k ( Ω ) [ ψ j , k , g in ( Ω ) e - Σ j , k , g s ( Ω ) + Q j , g ( Ω ) Σ j , k , g ( 1 - e - Σ j , k , g s ( Ω ...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈珍平，郑华庆，孙光耀，宋婧，吴宜灿，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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