基于自动网格划分与权窗平滑的自适应减方差方法

如何更高效发挥减方差的作用是蒙特卡罗方法在先进核能系统屏蔽分析应用中的研究热点之一。本文发展了一种基于自动网格划分与权窗平滑的自适应减方差方法,在蒙特卡罗和确定论耦合的一致性伴随驱动的重要性抽样方法(Consistent Adjoint Driven Importance Sampling,CADIS)基础上,利用计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)自动转换和自由程自动划分SN网格,通过确定论方法伴随预计算,实现基于伴随通量的区域权窗参数自动配置,并对伴随通量变化剧烈区域进行权窗平滑处理,保证了粒子在不同区域的有效偏倚,进一步提高计算的效率,从而解决大空间蒙特卡罗计算难以收敛的问题。该方法已初步应用于中国铅基反应堆(China Lead-based Reactor,CLEAR)堆顶盖的屏蔽计算分析,该案例具有结构复杂、屏蔽材料厚重的特点,测试结果表明本方法将计算效率提高近10倍。     

深贯穿问题脉冲高度计数减方差技巧

在处理核测井、辐射防护以及核医学等深贯穿问题时简单使用无偏方法会导致计算时间长且误差大。较新版本的MCNP程序在进行脉冲高度计数时可使用多种减方差技巧。本文使用蒙特卡罗程序代码MCNP5 1.51对包括Mesh-based权窗在内的多种减方差技巧的计算效率进行测试研究,旨在寻求较好的脉冲高度减方差技巧(Pulse height variance reduction techniques,PHVRT)来解决深贯穿问题中计数效率低的问题。计算表明使用DX球配合强迫碰撞生成的权窗可大幅提高计算效率,对各参数进行优化后又可进一步大幅度提高计算效率。最终得出使用Mesh-based权窗配合其他减方差技巧可以很好解决深贯穿问题计算效率低问题。     

深穿透屏蔽计算中MCNP减方差技巧应用及比较

在中子输运的深穿透屏蔽计算中,采用有效的MCNP减方差技巧可以有效缩减计算时间提高计算效率。以一维聚变反应堆(CFETR)平板模型作为深穿透屏蔽计算实例,分别应用了几何分裂与轮盘赌、源偏倚、强迫碰撞、权窗、指数变换等减方差技巧,对各种减方差技巧应用过程中遇到的如中子平分布问题,全零权窗问题等问题,进行了分析总结,并在此基础上提出了针对深穿透问题的新的解决思路。通过不同方法分析和组合,获得了权窗和指数变换的最佳组合,使计算效率加速了162倍。     

网格权窗减方差技术及其在聚变堆屏蔽分析中应用研究

在聚变堆辐射屏蔽计算中,如何有效解决深穿透问题是近年来国际聚变辐射安全领域关注的焦点之一。针对该问题,本文研究了直角坐标系与圆柱坐标系下基于网格的权窗减方差技术。本文基于超级蒙卡核模拟软件系统SuperMC实现了该方法,并选取减方差技巧的基准例题进行测试与分析,初步得出"粗划真空或密度很小的区域、细分密度大的区域"的网格划分规律,能有效提高网格权窗计算效率。基于该规律对聚变屏蔽基准问题进行对比分析,新的网格划分与原始网格划分的计算效率相比,FOM因子提高了1.92倍。减方差技巧的基准例题和聚变屏蔽基准问题计算中,SuperMC通量计算结果与MCNP相比偏差均在0.5%以下,证明了本文中方法的正确性。     

多种减方差技术在电子辐照加速器屏蔽计算中的组合应用效果评估

减方差技术是辐射防护、核医学、核探井等应用领域中解决深穿透问题的常用方法。当前减方差技术的研究基本基于简单理论几何模型,缺少在实际复杂模型上的讨论,本文以实际应用的电子辐照加速器整体系统为研究的几何模型,以屏蔽后的剂量为计算目标。比较了电子和不同辐照物质相互作用时产生次级光子能量谱和方向谱的差异,并以蒙特卡罗程序MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code)为平台详细研究对比了几何分裂、源偏倚、指数衰减、分步输运、DXTRAN球和权窗等常见减方差技术在单独使用和不同组合使用下的实际效果,评估了具有实用性减方差技术的选择和组合。结果表明:辐照物质对次级光子的方向谱影响很大,出于建模有效性考虑,几何模型应尽量贴合实际,不能过分简化;分步输运和源偏倚相比于其它常规减方差技术可以更好地降低计算误差,它们和几何分裂、DXTRAN球和指数衰减组合使用时,可以进一步降低计算误差,有效提高结果的可信度;权窗相对于常规减方差技术具有更好的计算效率和客观性,以权窗、分步输运和源偏倚为基础,再组合其他减方差技术,可以很好地解决实际应用中复杂模型的深穿透问题。     

基于自动重要抽样方法的减方差技巧体系构建与验证

屏蔽计算问题根据求解目标不同一般可分为源-探测器问题、区域问题和全局问题。MCShield研究团队针对3类问题中存在的深穿透问题提出了相应的减方差技巧,本文以此为基础构建了基于自动重要抽样(AIS)方法的减方差技巧体系,并开展了验证工作。针对源-探测器问题,采用NUREG/CR-6115 PWR压力容器计算基准题对小探测器自动重要抽样(SDAIS)方法进行验证。结果表明,SDAIS方法的计算效率约为AIS方法的7倍。此外还提出并验证了基于AIS伴随蒙特卡罗的耦合减方差(AIS-CADIS)方法,将AIS方法引入到蒙特卡罗伴随计算中,取得了良好的效果。针对全局问题,提出网格化-AIS方法并使用简化反应堆屏蔽计算算例进行验证,结果表明,网格化-AIS方法的计算效率是AIS方法的12倍左右,是直接蒙特卡罗方法的290倍左右。     

全局减方差方法的HBR-2基准题应用

对于深穿透类型的屏蔽问题,在合理的时间内计算得到可信的结果对于蒙特卡罗(MC)方法是一个巨大的挑战。基于离散纵标(S_N)方法的局部和全局减方差方法能有效降低MC计算深穿透问题的计数误差。本文基于HBR-2基准题比较了全局减方差方法和局部减方差方法的计算效率。结果表明,对于HBR-2基准题,局部和全局减方差方法均取得了较好的结果。全局减方差方法1次计算即可同时优化辐照监督管和堆外探测器的计数,因此实际应用更加方便和高效。     

基于NECP-MCX的蒙特卡罗-确定论耦合及权窗网格粗化方法研究

对于屏蔽计算的深穿透问题,由于仅有少量粒子能够穿透屏蔽层到达计数区,所以计算效率极低。为解决该问题,基于一致性共轭驱动重要性抽样方法研究了蒙特卡罗-确定论耦合方法(简称耦合方法)。本研究实现的耦合方法可以基于蒙特卡罗的组合实体几何建模,自动生成确定论SN计算所需的输入参数,利用SN共轭计算生成一致的源偏倚和权窗参数,提供给蒙特卡罗方法正向计算使用。同时耦合方法使用的基于网格的权窗在大规模问题中会遇到内存瓶颈,本文基于贡献因子理论,研究了自动网格粗化方法。新开发了嵌套网格的结构用于网格粗化,以节省权窗占用的内存,同时不影响权窗的效果。基于NECP-MCX程序实现了耦合方法和网格粗化方法。数值结果表明,对于HBR-2基准题,相比于MCNP程序的权窗自动生成方法,耦合方法的品质因子最高提高了2个数量级。在不影响计算精度和效率的前提下,可以将权窗网格最多减少为原来的1/226。     

大尺度空间辐射场计算减方差技术研究

在进行大尺度空间核材料贮存的辐射场分布计算时,直接计算会导致计算时间长、误差大等问题。在分析源偏倚、几何分裂、截断、权窗、强迫碰撞、DX球等减方差技巧的基础上,获得了针对基于探测器的点计算和基于网格的整体计算的大尺度空间最佳减方差组合。计算结果表明,使用截断配合强迫碰撞与指数衰减融合生成的权窗能够大幅提高计算效率,尤其对距离源较远点的计算准确度能够得到大幅提升。      

基于正向蒙特卡罗计算的自动源偏倚方法在屏蔽计算中的应用

反应堆屏蔽计算是粒子输运数值计算的难点问题之一。由于仅有少量处于堆芯外围组件的高能中子能到达屏蔽层外,如果对源粒子采用无偏抽样,大量的计算时间用于模拟无用的源粒子,计算效率很低。偏倚抽样是提升蒙特卡罗模拟计算效率的重要途径,包含源偏倚、输运偏倚和碰撞偏倚等。MCNP程序的权窗发生器可为输运偏倚和碰撞偏倚提供参数,但不包含源偏倚。本文利用正向蒙特卡罗计算权窗发生器产生的重要性函数,生成源偏倚参数以及与之匹配的权窗系数,在屏蔽计算中取得了很好的效果。本文的方法与MCNP的权窗功能完全兼容,使用方便。     

我国东南沿海城市地下建筑氡浓度分布

为了解东南沿海城市地下建筑氡浓度的分布，用固体核径迹法(SSNTD’s)，分别在春、夏、冬3季对沿海7城市地下建筑室内氡浓度进行调查。结果表明，福州具有最高的平均氡浓度，上海的平均氡浓度最低。季节的变化对地下建筑室内氡浓度有影响，各城市氡浓度平均值夏季最高、冬季最低。各城市夏季氡浓度与该城市的年均值的比值与城市中各测点氡浓度之间的离散度有一定的相关性。夏季地下建筑室内氡浓度高的城市，它的平均氡浓度受某些具有高氡水平测点的影响大。     

Fusion Safety Studies in Russia in 1996

The paper seeks to provide a summary report of observations and results of some Russian fusion safety studies performed in 1996. Release of tritium and helium from neutron irradiated beryllium at relatively high neutron fluences has a burst nature. With the growth of the beryllium temperature-increase rate to 90 K/s, the temperature of tritium burst release decreases from 800 to 450–500°C and for helium decreases from 1200 to 500°C. Characterization of carbon and tungsten dust produced in experiments simulating plasma disruptions revealed that dust particle distribution of sizes for graphites and carbon fiber composites has a bimodal nature with maxima in the range of 0.01–0.03 and 2–4 m for composite UAM and in the range of 0.14–0.18 and 2–4 m for graphite MPG-8. Chemical reactivity of beryllium with air was studied as well. A mathematical model for beryllium weight gain under its chemical interaction with air at temperatures of 700–800°C as a function of beryllium porosity, temperature, and interaction duration was developed.     

Trends in computational intelligence in nuclear engineering

Several changes to the focus of Computational Intelligence in Nuclear Engineering have occurred in the past few years. With earlier activities focusing on the development of condition monitoring and diagnostic techniques for current nuclear power plants, recent activities have focused on the implementation of those methods and the development of methods for next generation plants and space reactors. These advanced techniques are expected to become increasingly important as current generation nuclear power plants have their licenses extended to 60 years and next generation reactors are being designed to operate for extended fuel cycles (up to 25 years), with less operator oversight, and especially for nuclear plants operating in severe environments such as space or ice-bound locations.     

Increase in internal friction in uranium with change in temperature

On the basis of the previously described increase in internal friction in uranium during heating, a semiquantitative evaluation was made of the dependence of increase in internal friction on the rate of heating, frequency and amplitude of vibrations. The results of the calculations agree satisfactorily with data obtained experimentally. A study was made of the effect of the initial state of the specimen on the increase in internal friction at the initial stages of heating.     

Temporal changes in vertical distribution of 137Cs in litter and soils in mixed deciduous forests in Fukushima,Japan

Downward migration of ¹³⁷Cs in soils was studied in three mixed deciduous forests c.a. 40 km northwest of the Fukushima Daiichi Nuclear power plant (FDNPP), Japan. We selected three different types of forest regarding to environmental condition such as slope inclinations and snow coverage conditions at the time of deposition. We examined temporal changes in the vertical distribution of ¹³⁷Cs from litter layers to 10 cm soil depth for two years (2.3 to 4.3 years after the FDNPP accident in 2011). At all three study sites, the ¹³⁷Cs in the litter layer had largely migrated to surface soil by 2013. After 2014, about 80% of the ¹³⁷Cs in forest soils (litter layer to 10 cm soil depth) remained within 0–5 cm soil layer. The vertical distribution had not changed substantially since 2014, suggesting that changes to the downward migration rates of ¹³⁷Cs in soils drastically decreased with time. In addition, small amounts of migrating ¹³⁷Cs could not be detected by the present method because there was a large spatial variation in the distribution of soil ¹³⁷Cs. The results showed similar patterns of soil ¹³⁷Cs distribution among the three study sites although there were differences in the environmental conditions.     

固体核径迹研究进展

介绍最近几年固体核径迹研究取得的主要进展，包括：径迹形成机制和探测方法研究固体核径迹在核物理、高能和相对论重离子核反应，原子物理、空间科学、宇宙射线探测、地学、测氡和核孔膜等领域的应用。     

广东省进出口食品中的放射性检验

报道了广东省商检中心放射性检验室开展的广东进出口食品中的放射性检验工作。介绍了检验工作采用仪器的主要性能及应用;给出了分析测量方法和探测下限以及实验的质量保证措施,并给出了检验室测量的广东省几种食品中的放射性含量范围,测量结果与我国食品中放射性活度变化范围大体一致。     

自噬与鼻咽癌放疗研究进展

自噬对鼻咽癌(Nasopharyngeal carcinoma,NPC)具有抑瘤和促瘤双重作用。自噬在NPC发生、发展及转归中起重要作用:低水平、基础自噬有利于细胞的自我保护与新陈代谢,是NPC放、化疗抵抗的重要因素之一;高水平、过度自噬则可导致自噬性细胞死亡,是基于自噬靶点的NPC治疗基础。自噬剂的研发与应用是实现自噬水平调控的关键环节,自噬抑制剂或自噬诱导剂可增敏NPC放、化疗甚至诱导其自噬性细胞死亡,但其作用机理颇为复杂且迄今尚未完全明了。本文着重综述自噬与NPC放疗研究进展,并探讨自噬作为新靶点的NPC治疗前景,尤其X射线作为自噬剂以诱导NPC发生治疗性的自噬性细胞死亡。     

Tritium concentrations in precipitation in Shanghai

Tritium concentrations in precipitation can be used as a criterion to evaluate the tritium baseline of the environment. The tritium concentration in precipitation in Shanghai during 2014-2015 was determined. Values ranged from 0.68 ± 0.04 to 4.11 ± 0.39 Bq/L, and it showed a decreasing trend compared with historical data; however,the values were slightly higher than the natural background tritium level. Additionally, the tritium concentration shows a seasonal variation: It was higher in autumn and winter and lower in summer and spring. A comparison of concentrations in precipitation in Shanghai and around the Qinshan Nuclear Power Plant reveals no correlation,implying that the nuclear power plant operations may not affect the environment of Shanghai. Thus, the raised tritium concentrations in Shanghai might be due to the effects of monsoons, spring leak, raindrop, or other activities that generate tritium there. Those activities may include chemistry research that uses tritium as a tracer.