高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于径迹长度估计法的函数展开计数法在蒙特卡罗程序RMC中的实现和优化

安南 王武 王侃

安南, 王武, 王侃. 基于径迹长度估计法的函数展开计数法在蒙特卡罗程序RMC中的实现和优化[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 78-84. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0078
引用本文: 安南, 王武, 王侃. 基于径迹长度估计法的函数展开计数法在蒙特卡罗程序RMC中的实现和优化[J]. 核动力工程, 2024, 45(5): 78-84. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0078
An Nan, Wang Wu, Wang Kan. Implementation and Optimization of Function Expansion Tallies Based on Track Length Estimation Method in RMC[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 78-84. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0078
Citation: An Nan, Wang Wu, Wang Kan. Implementation and Optimization of Function Expansion Tallies Based on Track Length Estimation Method in RMC[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(5): 78-84. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0078

基于径迹长度估计法的函数展开计数法在蒙特卡罗程序RMC中的实现和优化

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.05.0078
基金项目: 国防科技工业核动力技术创新中心项目(HDLCXZX-2021-HD-034)
详细信息
    作者简介:

    安 南(1998—),男,博士研究生,现主要从事反应堆物理计算方面的研究,E-mail: an19@mails.tsinghua.edu.cn

    通讯作者:

    王 侃,E-mail: wangkan@tsinghua.edu.cn

  • 中图分类号: TL329+.2

Implementation and Optimization of Function Expansion Tallies Based on Track Length Estimation Method in RMC

  • 摘要: 传统的蒙特卡罗模拟通常采用分箱计数的方式来进行相关参数统计,粗糙的计数箱划分难以精确地描述一些参数在整个空间中的分布,而细致的计数箱划分则需很大的样本数才能得到满足要求的统计精度,将花费大量的时间。函数展开计数方法(FET方法)可以得到参数在求解空间中的连续分布,并能解决计算效率和精度无法兼得的问题。在蒙特卡罗程序RMC中创新地实现了基于径迹长度估计的FET方法,结合勒让德多项式和泽尼克多项式计算参数在三维组件中的连续分布,同时对比了FET方法与网格计数法的计算耗时。研究结果表明,FET方法的计算结果与网格计数法符合很好,并且计算时间相比网格计数法有所降低,内存占用大大降低。本研究开发的FET方法可用于蒙特卡罗程序的计数研究。

     

  • 图  1  RMC程序中FET方法的实现流程图

    Figure  1.  RMC Internal Implementation Flowchart

    图  2  一维圆柱形模型

    Figure  2.  One-dimensional Cylinder Model

    图  3  二维圆盘模型

    Figure  3.  Two-dimensional Circle Model

    图  4  三维组件模型算例示意图

    Figure  4.  Three-dimensional Assembly Model

    图  5  一维算例对比结果

    Figure  5.  Comparison of One-dimensional Results

    图  6  二维算例对比结果

    Figure  6.  Comparison of Two-dimensional Results

    图  7  三维组件算例FET方法计数结果

    Figure  7.  FET Method Results for Three-dimensional Assembly Case

    表  1  2种方法的一维计算时间和内存占用对比

    Table  1.   Simulation Time and Memory Occupation of Two Methods in One-dimensional Problem

    方法 计算时间 / min 内存占用
    6阶勒让德多项式,FET方法 0.280 O (6)
    40 个网格数目,网格计数法 0.272 O (40)
    100 个网格数目,网格计数法 0.287 O (100)
    1000 个网格数目,网格计数法 0.410 O (1000)
      O(n)—计算运行内存占用的字节数
    下载: 导出CSV

    表  2  2种方法的二维计算时间和内存占用对比

    Table  2.   Simulation Time and Memory Occupation of Two Methods in Two-dimensional Problem

    方法 计算时间 / min 内存占用
    6 阶泽尼克多项式,FET方法 0.575 O (28)
    6×6 网格数目,网格计数法 0.309 O (36)
    10×100 网格数目,网格计数法 0.612 O (10000)
    1000×1000 网格数目,网格计数法 1.641 O (1000000)
    下载: 导出CSV

    表  3  2种方法的三维计算时间及内存占用对比

    Table  3.   Simulation Time and Memory Occupation of Two Methods in Three-dimensional Problem

    方法 计算时间 / min 内存占用
     2×25×25 阶勒让德多项式,
    FET方法
    0.367 O (1250)
     10×17×17 网格数目,
    网格计数法
    0.260 O (2890)
     10×100×100 网格数目,
    网格计数法
    0.445 O (100000)
     10×1000×1000 网格数目,
    网格计数法
    内存溢出,无法计算 O (10000000)
    下载: 导出CSV
  • [1] GRIESHEIMER D P, MARTIN W R. Two dimensional functional expansion tallies for Monte Carlo simulations[C]//The Physics of Fuel Cycles and Advanced Nuclear Systems: Global Developments. Chicago: American Nuclear Society, 2004.
    [2] 潘流俊,沈华韵,衷斌. 泛函展开计数在蒙特卡罗界面流角度谱计算中的应用[J]. 原子能科学技术,2014, 48(S1): 128-130.
    [3] ROMANO P K, FORGET B. The OpenMC Monte Carlo particle transport code[J]. Annals of Nuclear Energy, 2013, 51: 274-281. doi: 10.1016/j.anucene.2012.06.040
    [4] ELLIS M, GASTON D, FORGET B, et al. Preliminary coupling of the Monte Carlo code OpenMC and the multiphysics object-oriented simulation environment for analyzing Doppler feedback in Monte Carlo simulations[J]. Nuclear Science and Engineering, 2017, 185(1): 184-193. doi: 10.13182/NSE16-26
    [5] NOVAK A, ROMANO P, WENDT B, et al. Preliminary coupling of OpenMC and Nek5000 within the MOOSE framework[C]//Proceedings of the International Conference on Physics of Reactors (PHYSOR 2018): volume 4. Cancun, Mexico, 2018.
    [6] LEE H. Development of a new Monte Carlo code for large-scale power reactors analysis[D]. Ulsan: Ulsan National Institute of Science and Technology, 2019.
    [7] YU J K, LEE H, LEMAIRE M, et al. MCS based neutronics/thermal-hydraulics/fuel-performance coupling with CTF and FRAPCON[J]. Computer Physics Communications, 2019, 238: 1-18. doi: 10.1016/j.cpc.2019.01.001
    [8] EBIWONJUMI B, LEE H, ZHANG P, et al. Functional expansion tallies in Monte Carlo high fidelity LWR analysis[C]//Proceedings of the Reactor Physics Asia 2019 (RPHA19) Conference. Osaka, Japan, 2019.
    [9] WANG K, LI Z G, SHE D, et al. RMC - a Monte Carlo code for reactor core analysis[J]. Annals of Nuclear Energy, 2015, 82: 121-129. doi: 10.1016/j.anucene.2014.08.048
    [10] 李泽光. 自主堆用蒙卡程序RMC研发及关键基础算法研究[D]. 北京: 清华大学, 2012.

    李泽光. 自主堆用蒙卡程序RMC研发及关键基础算法研究[D]. 北京: 清华大学, 2012.
    [11] AN N, PAN Q Q, GUO X Y, et al. A new functional expansion tallies (FET) method based on cutting track-length estimation in RMC code[J]. Nuclear Engineering and Design, 2022, 391: 111736. doi: 10.1016/j.nucengdes.2022.111736
    [12] WANG Z Y, LIU S C, SHE D, et al. Implementation of functional expansion tally method and order selection strategy in Monte Carlo code RMC[J]. Nuclear Engineering and Technology, 2021, 53(2): 430-438. doi: 10.1016/j.net.2020.07.018
  • 加载中
图(7) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  56
  • HTML全文浏览量:  9
  • PDF下载量:  14
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-15
  • 修回日期:  2023-11-29
  • 刊出日期:  2024-10-14

目录

    /

    返回文章
    返回