基于等磁通面反演托卡马克电子密度空间分布

介绍了一种用于托卡马克等离子体电子密度空间分布反演的新方法：由等磁通面反演密度空间分布。给出了基于等磁通面反演空间密度分布的原理,利用本算法对圆形托卡马克电子密度空间分布反演计算进行了模拟,并对HT7实验装置密度分布进行了反演计算。这种方法在EAST及其它非圆托卡马克装置中也有很好的应用前景。     

快中子脉冲反应堆爆发脉冲时堆体应力分布的数值模拟

为分析爆发脉冲时堆体构件的应力响应,建立了基于中国第二号快中子脉冲堆(CFBR-Ⅱ堆)的一个二维模型。采用M．C(蒙特卡洛)方法计算了模型的相对中子注量分布,推导了代替动力学方程的热加载关系式,并将计算得到的中子注量分布与实测结果引入热加载关系式中,用有限元程序计算了已知热加载情况下的几种构件的应力分布。分析认为,由于该方法能准确描述模型的几何结构．并且计算中引入了实测结果,因此,对于结构复杂的模型其计算结果应比通常采用的耦合计算方法更为合理。     

基于遗传-模拟退火算法的源项反演方法研究

核事故发生后,在事故工况信息无法获取的情况下,通过环境监测数据进行源项反演是一种有效的源项估计方法。文章设计并实现了一种遗传-模拟退火源项反演方法,仿真计算结果表明:在监测数据无误差这种理想情况下,利用该方法可以得到准确的源项反演结果。为了更好地应用于实际,进一步研究了监测数据误差对反演结果的影响,以及监测数据存在误差的情况下,监测点布点方式和监测点数量对反演结果的影响。     

基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法

目前商用反应堆堆内采用的自给能探测器(Self-Powered Detector,SPD)可以实现堆芯中子通量分布的在线测量,但难以测量中子能谱。同时由于一些先进反应堆堆内服役环境更加恶劣,现有的堆内测量系统难以满足先进反应堆堆芯中子场在线测量的需求。本文提出了一种基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法,通过正向中子输运计算构建堆芯相邻截断面之间的能谱响应矩阵,实现反应堆堆芯中子场的反演计算。通过采用两个简化的反应堆模型进行验证,其中对压力容器处反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为14%,在外层燃料组件区域反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为11%,初步验证了本方法的可行性。     

基于反应性温度系数的金属型脉冲堆波形计算

金属型脉冲堆的反应性反馈效应主要由热膨胀引起,本文在反应性温度系数的基础上建立了波形计算方法,该方法由蒙特卡罗中子输运程序、热力学计算程序和点堆方程3部分组成。首先由三维中子输运程序和热力学计算程序计算出热功率和反应性的耦合关系,然后将耦合关系代入点堆方程,即可求解出波形。采用该方法计算了Lady Godiva的波形,计算结果与LANL的实验结果一致。     

表面峰强度的Monte Carlo模拟计算

本文介绍用Monte Carlo模拟方法对入射He~+离子能量在0.1—2.OMeV范围内,硅、铝单晶在几种不同表面结构条件下的表面峰强度进行了计算。讨论了离子入射能量、入射角度、晶格原子热振动幅度、相关系数、表面增强因子、原子位移和吸附原子等因素对计算结果的影响。     

基于表面测温的复杂模型传热边界条件识别

将有限元分析软件求解复杂模型温度场的优势与多元函数优化算法寻优的优势相结合,提出一种基于表面测点反演求解三维复杂模型稳态温度场时所需的传热边界条件的可行性方案,即只需要若干点温度实测值便可实现多个边界条件的同时反演.以某高功率密度柴油机气缸盖底面对流换热系数识别为例,根据本文的方法得到以下计算结果:当温度测量误差小于0.5℃时,计算得到的边界条件值最大相对误差不超过2％.该结果验证了本方法的可行性.     

基于102F实测热红外光谱的富硅类岩石SiO_2含量定量反演

铀多金属矿床的形成与硅化有着密切关系,石英脉也常作为重要的找矿标志,因此,快速识别硅化和行英脉等富硅类岩石(SiO_270%)对矿产勘查具有重要的指导意义。为实现岩石SiO_2含量的快速估算,基于102F实测热红外光谱和化学定量分析进行SiO_2含量定量反演,构建了3种反演模型。根据拟合优度最大法和进一步的实验验证,针对102F实测热红外光谱,确定了一种最优反演模型。研究结果为基于航空热红外影像快速识别富硅岩类岩石及其SiO_2含量定量估算提供了技术支撑,具有重要的应用价值。     

核事故实时释放量集合卡尔曼滤波反演算法研究

为探索适用于核事故现场实时释放量的快速反演计算方法,将集合卡尔曼滤波方法和高斯多烟团扩散模型结合,建立了核事故源项释放量集合卡尔曼滤波计算流程,研究讨论了集合成员数、初始值、扰动值对反演结果的影响。模拟仿真实验显示,集合数为50、偏大初始值以及较大扰动值为参数的集合卡尔曼滤波反演较佳,释放积分相对误差在5%以内。研究表明,集合卡尔曼滤波反演核事故源项释放量算法具备有效性和可行性,原则上可实时跟踪反演核事故源项释放量。     

加速器氚靶膜厚误差对BIXS方法反演的影响

BIXS(β-ray induced X-ray spectrometry)方法是一种氚β衰变诱发X射线谱的氚无损分析技术,在反演过程中会受到诸多因素的影响,氚靶膜厚误差的影响不可忽略。本文基于蒙特卡罗方法程序PENELOPE模拟和实验验证研究,表明加速器氚靶膜厚误差会对BIXS方法反演有一定的影响,其中对递增分布的影响最大,对递减分布的影响最小;氚在靶膜中的深度分布的斜率越大,膜厚误差对BIXS方法反演的影响也越大。     

基于最佳一致逼近多项式的燃耗计算方法研究

本文研究了一种基于最佳一致逼近多项式（MMPA）的燃耗计算方法求解燃耗方程。相比于切比雪夫有理近似方法（CRAM）和围道积分有理近似方法（QRAM）,MMPA方法只需一次矩阵求逆计算即可求解燃耗方程,且所有计算都是实数运算,具有数值稳定性好、求解效率高等优点。进一步研制了基于MMPA方法的点燃耗程序AMAC,并耦合蒙特卡罗输运程序OpenMC,采用衰变例题、固定辐照例题、OECD/NEA压水堆栅元燃耗基准题和沸水堆组件燃耗基准题进行验证,程序计算结果与实验值及各参考值吻合良好,初步验证了MMPA方法在理论和数值上的正确性和有效性。     

中子深度分析技术的反演迭代计算

针对中子深度剖面分析(NDP),采用蒙特卡罗模拟和概率迭代反演方法计算了硼在硅基底样品内的深度分布。结合CARR堆NDP实验装置,利用MCNP和Geant4软件模拟了标准样品SRM2137中硼元素的能谱图,通过MATLAB软件反演迭代推算解析出了标准样品中元素对应的浓度深度变化图。经验证,反演迭代计算方法适用于NDP系统。     

采用格林函数求解二维管内壁温度导热反问题

核电厂某些管道系统不允许通过开孔安装温度传感器来测量管道内壁温度,需要通过间接无损的方法来获得管道内壁的温度波动。基于格林函数法进行导热反问题分析,利用二维管外壁温度反向推导内壁温度。通过算例验证,并与共轭梯度法进行对比。结果表明,采用格林函数法能够准确地获得管道内壁温度波动;对于采用共轭梯度法难以收敛的厚壁管导热反问题也同样适用,并且由于无需迭代,因此计算效率高很多,更适用于核电厂疲劳监测计算。      

单位瞬态法在核电厂疲劳监测系统中的应用

核电厂疲劳监测系统中的非稳态导热反演计算是关键步骤,本文提出的单位瞬态法目的就是解决反演计算问题。首先研究了一维瞬态热传导内外壁温度的线性关系,其次建立了单位瞬态热传导有限元模型,然后通过数值计算实现了由内壁温度计算外壁温度或由外壁温度计算内壁问题双向计算过程,最后通过1组试验数据验证单位瞬态法的正确性,为疲劳监测系统的推广应用奠定了基础。     

Problems of weight determination for the multigroup Monte Carlo code tramo for neutron flux calculation

The basic method in TRAMO for reduction of statistical errors is the weight window method. Problems arise with the determination of the needed weights. At first on a simple example is shown that the general rule for obtaining these weights as inverse proportional to the importance is reasonable. Further the measures for the practical calculation of these weights on the basis of recursive Monte Carlo are described, which appear as a practicable tool for a wide range of applications.     

铀溶液核临界安全实验装置首次物理启动

介绍了用于核临界安全问题研究的铀溶液实验装置,给出了在活性区全水反射层情况下首次物理启动时的核燃料装料步骤。用外推法、内插法、功率稳定法实验测定的硝酸铀酰溶液的临界体积为20479.62mL,从而给出235U的临界质量为1579.184g。最后给出控制棒价值的实验刻度等。     

Calculation of reactivity using a finite impulse response filter

A new formulation is presented in this paper to solve the inverse kinetics equation. This method is based on the Laplace transform of the point kinetics equations, resulting in an expression equivalent to the inverse kinetics equation as a function of the power history. Reactivity can be written in terms of the summation of convolution with response to impulse, characteristic of a linear system. For its digital form the Z-transform is used, which is the discrete version of the Laplace transform. This new method of reactivity calculation has very special features, amongst which it can be pointed out that the linear part is characterized by a filter named finite impulse response (FIR). The FIR filter will always be, stable and non-varying in time, and, apart from this, it can be implemented in the non-recursive form. This type of implementation does not require feedback, allowing the calculation of reactivity in a continuous way.     

Development of efficient Krylov preconditioning techniques for multi-dimensional method of characteristics

Two techniques are proposed in the preconditioning for the Krylov sub-space method called the Generalized Minimal RESidual (GMRES) method to accelerate inner iterations based on the method of characteristics (MOC). The GMRES method is an iterative method to solve a linear algebraic system byminimizing the norm of the residual vector. The proposed preconditioning technique is based on the first flight collision probability which is efficiently made by the multi-dimensional MOC code. To simplify the preconditioner, slight couplings among regions are ignored by considering the mean free path. And another proposed technique makes simplified preconditioner by the scaling matrix which can homogenize and de-homogenize the fuel region and the cladding region. The scaling technique reduces the size of the matrix and also reduces the calculation time of inverse matrix. Numerical results show that the preconditioner simplified by the mean free path efficiently reduces the number of iterations for the GMRES algorithm. And the scaling technique keeps the efficiency of preconditioner even in the multi-dimensional geometry. The total calculation time is found to be reduced when these techniques are employed.     

西安脉冲堆反应性测量空间效应修正方法研究

反应性是反应堆重要的物理参数,在西安脉冲堆上增加反应性实时监测功能,能够为操纵员提供反应性实时大小和变化趋势,有利于其安全运行。逆动态方法以其实时性好、能测量任意反应性引入而被广泛应用于反应性测量,但由于控制棒的移动会导致中子注量率空间分布前后不一致,而出现偏差。本文对逆动态方法和静态空间效应因子进行了理论分析,给出了相应的计算方法;以西安脉冲堆为研究对象,使用蒙特卡罗（MCNP）程序计算了探测器三维空间的响应函数,同时计算了归一化节块功率密度,由此得到静态空间效应因子;最后在脉冲堆上进行了不同棒速下插控制棒实验,处理实验数据得到控制棒积分价值曲线。结果表明,进行空间效应修正是必要的,经修正后计算得到的控制棒价值曲线更稳定,计算结果与真实值误差更小。      

基于克里金理论的辐射剂量场插值重构与可视化研究

使用基于克里金理论的插值计算方法对均匀网格与随机排列等不同分布类型的辐射剂量场进行了数据重构与可视化研究,并将重构结果与常用的反距离加权插值法进行了对比,分析了不同插值方法对辐射剂量场重构精度与可视化显示效果的影响。结果表明:对于多数情况,克里金插值法在辐射剂量场重构的精度与可视化显示的效果上均明显优于反距离加权插值法,算例中克里金插值法的结果与原始数据之间的偏差在10%以内,而反距离加权插值法的结果与原始数据之间的偏差基本在15%以上;但在辐射剂量场梯度变化较大且已知数据极少的区域,克里金插值法的计算结果偏差会增大,此时可使用反距离加权插值作为其补充,综合使用。本文的研究工作,验证了克里金插值法在辐射剂量场重构与可视化方面的应用潜力,可为推动辐射剂量场可视化仿真技术的发展提供技术支持。