三维可视化技术在矿产资源勘探领域中的应用探讨

地质体三维可视化技术的研究是“数字勘探”领域的重要组成部分，本文针对矿产资源勘探数据的特点，研究了适合地质体信息三维可视化的体素模型和空间插值算法。基于交互式数据语言(IDL)，开发了三维数据可视化软件；该软件能够快速、准确地将地质体的空间展布形态以及物性特征展示出来。     

三维地质实体建模在勘探领域中的进展

简要论述了5种实体建模方法的基本原理及其优缺点;分析了三维地质建模技术的难点及发展方向,以及三维地质建模技术在勘探领域的实际应用进展、应用效果和关键技术等问题。认为三维地质建模在地学模拟的理论、方法和技术上尚存在数据多样性、模型局限性、交互复杂性和空间多维性等亟待解决的技术问题。     

钻孔电视技术在三维地质建模中的应用

断层特征是岩体工程质量评价和三维地质建模的基础数据,但传统手段无法获得精确的深部断层产状。利用超声波钻孔电视技术可获得岩体深部断层的产状特征。基于钻孔电视技术和其他地质资料对中国高放废物地质处置地下实验室的推荐场址—甘肃北山新场花岗岩地段周边的断层特征进行研究,获得详实的断层特征数据,为推荐场址三维地质建模研究和地下实验室工程设计提供了参考数据。研究成果对区域基础地质研究具有重要指导意义。     

蒙特卡罗粒子输运计算自动建模程序系统的研究与发展

在广泛调研和分析现有几何建模方法特点的基础上研发了具有可视化用户界面的自动建模程序系统MCAM.它可以实现多种商用软件CAD模型与MCNP模型之间的相互转换,且提供了模型建立、预处理、属性分析等基本功能和计算结果可视化及基于医学映像建模接口等扩展功能.全面系统地介绍了MCAM的设计思想与原理、总体结构、主要功能和国际合作协议框架下的应用测试等情况.实践表明,它是一个实用的MCNP计算辅助工具和核设计与核分析质量保证工具.     

高放废物地质处置北山预选区算井子花岗岩体地质特征

为评价高放废物地质处置北山预选区算井子地段的地质条件适宜性,重点对该地段内的花岗岩体开展了遥感解译、地质调查、地球物理探测和钻孔勘察等处置库场址的区域调查工作,获得算井子岩体的规模、岩性和断层等地质信息,基本掌握算井子岩体的地质特征,为地段的比选和该地段内处置库场址的圈定提供了地质资料。区域调查结果显示：算井子花岗岩体的地表出露面积约176 km²,地球物理探测的岩体推测深度约2 000 m,钻孔验证的岩体实际深度不少于600 m。该岩体的岩性以中粗粒块状花岗闪长岩为主。岩体中共识别出9条断层,按走向可分为NE向和NW向两组。由这两组断层切割而成的地表面积最大的岩块约46 km²。算井子岩体具备岩体规模较大,地质条件简单,岩性单一,岩体内部断层较少等非常适宜高放废物地质处置的地质条件。     

船用堆辐射屏蔽优化设计平台开发与验证

船用堆对核反应堆屏蔽设计提出了更高的要求,传统辐射屏蔽设计方法及设计软件已不能满足要求。为了得到更加精确的辐射屏蔽设计,本文基于开源的SALOME框架建立了一套集“几何建模-材料建模-屏蔽优化-结果可视化”功能为一体的船用堆辐射屏蔽多目标优化平台——MOSRT。MOSRT平台可实现屏蔽结构三维CAD实体建模、基于遗传算法的辐射屏蔽多目标优化以及屏蔽计算结果剂量场三维可视化。基于Savannah和MRX船用堆模型对MOSRT平台进行了辐射屏蔽优化验证,优化方案与初始方案相比,在剂量、质量、体积方面均得到了良好的优化效果,证明了MOSRT平台初步具备辐射屏蔽优化设计功能,可为船用堆工程及概念屏蔽设计提供辅助设计手段。      

反应堆结构三维非线性抗震分析研究

对反应堆结构抗震分析软件进行研究,编制必要的接口程序和载荷组合及敏感性分析程序,将抗震分析中的商用软件、国外引进软件和编制的载荷组合及敏感性分析程序等组合成一个软件系统。对反应堆结构三维非线性抗震分析的建模技术和分析技术进行研究,对采用三维非线性时程法进行反应堆结构抗震分析的必要性和可行性进行研究。建立反应堆结构三维非线性模型,利用ANSYS软件采用时程法中的直接积分法完成了反应堆结构抗震分析计算,给出了应力分析评定所需的载荷和控制棒驱动机构抗震鉴定试验所需的加速度时程。     

压水堆核动力厂控制系统可视化模化与仿真软件——NCS

对压水堆核动力厂控制系统的建模与仿真进行了较系统的研究。提出了用于压水堆核动力厂控制系统快速和精确仿真的被控对象数学模型和数值方法。被控对象模型主要包括堆芯、稳压器、蒸汽发生器、管道及泵的模型等,分别采用了龙格-库塔法和特雷纳方法求解这些模型。设计了面向控制系统结构图的可视化模化平台,实现了图形方式下的控制系统可视化建模,并采用离散相似法对所建立的控制系统数学模型进行求解。研制出了相应的压水堆核动力厂控制系统可视化模化与系统仿真软件——NCS,并用NCS软件对商用核电站控制系统进行了仿真研究,得到了满意的结果。NCS软件对核电站控制系统设计和分析研究工作具有很好的参考和实用价值。     

高放废物处置库北山预选区区域水文地质概念模型

地下水流数值模拟是高放废物处置库选址中水文地质评价的重要内容。水文地质概念模型是地下水流数值模拟的基础和前提。在北山预选区水文地质分析基础上,利用DEM数据生成了研究区地表水系,据此确定了模拟范围;借助GMS软件,建立了研究区三维水文地质结构模型;再通过边界条件、流场特征、地下水均衡项和水文地质参数的分析和描述,建立了北山地区水文地质概念模型。     

COSINE堆用蒙卡分析软件cosRMC研发与应用

为进一步提升核电软件自主化能力,研发了核电厂设计与安全分析一体化软件包COSINE。其中cosRMC为堆用三维中子-光子-电子输运蒙卡软件,已具备输运计算、燃耗计算、群常数产生、敏感性及不确定性分析、可视化建模等功能,可用于堆芯设计分析、确定论校核计算以及辐射屏蔽计算。本文从cosRMC的计算功能以及软件在先进非能动型压水堆(AP1000)与中国聚变工程实验堆(CFETR)中的典型应用对cosRMC软件的研发现状进行介绍。其中,AP1000堆芯的模拟结果显示,21种燃料组件及全堆芯模型的增殖因子绝对值最大偏差为89.9×10~(-5),功率分布计算结果绝对值最大偏差为2.1%;CFETR的模拟结果显示,氚增殖比的最大绝对值偏差为0.6%,cosRMC网格权窗功能可以有效解决模拟过程中的深穿透问题。cosRMC软件计算功能可满足压水堆、聚变堆等大型复杂模型的计算需求,软件具有较高的计算精度,同时可视化建模工具可有效提升建模效率及正确性。