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基于多次碰撞源的离散纵标射线效应减弱方法研究

郑征 李翔 梅其良 黎辉 王梦琪

郑征, 李翔, 梅其良, 黎辉, 王梦琪. 基于多次碰撞源的离散纵标射线效应减弱方法研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 36-40. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0036
引用本文: 郑征, 李翔, 梅其良, 黎辉, 王梦琪. 基于多次碰撞源的离散纵标射线效应减弱方法研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 36-40. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0036
Zheng Zheng, Li Xiang, Mei Qiliang, Li Hui, Wang Mengqi. Study on the Attenuation Method of Discrete Ordinate Ray Effect Based on Multiple Collision Source[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 36-40. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0036
Citation: Zheng Zheng, Li Xiang, Mei Qiliang, Li Hui, Wang Mengqi. Study on the Attenuation Method of Discrete Ordinate Ray Effect Based on Multiple Collision Source[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 36-40. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0036

基于多次碰撞源的离散纵标射线效应减弱方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0036
基金项目: 国家重点研发计划项目(2022YFB1902800)
详细信息
    作者简介:

    郑 征(1985—),男,博士,现主要从事核电厂辐射屏蔽设计工作,E-mail: zhengzheng@snerdi.com.cn

  • 中图分类号: TL328

Study on the Attenuation Method of Discrete Ordinate Ray Effect Based on Multiple Collision Source

  • 摘要: 本研究旨在探讨通过蒙特卡罗(MC)方法计算多次碰撞源分布,以减轻离散纵标(SN)方法中的射线效应,尤其是在处理包含局部源、低密度或真空区域的模型时。采用MC方法计算多次碰撞源分布,并利用Kobayashi基准题对多次碰撞源和首次碰撞源的射线效应减弱方法进行了初步验证和分析。通过混合并行技术(消息传递接口MPI+开放式多处理器OpenMP)提高计算效率,减少负载不平衡问题。研究表明,MC多次碰撞源方法在抑制SN方法中局部源问题的射线效应方面表现优异,能够显著减少计算中的非物理震荡,提高计算精度。当碰撞次数达到3次以上时,计算偏差降低至10%以下。此外,采用混合并行技术后,120个线程的并行计算效率达到80%以上。尽管在计算时间上略有不足,该方法在处理复杂几何和物理条件下展现了较大的潜力,是一种有前景的射线效应减弱方法。

     

  • 图  1  Kobayashi基准题几何描述

    Figure  1.  Geometry Description of Kobayashi Benchmark Problems

    图  2  立方体空腔屏蔽问题的中子注量率比值和份额随碰撞次数变化

    Figure  2.  Cubic Inner-void Shielding Problem: Variation of Neutron Fluence Rate Ratio and Fraction with Collision Times

    图  3  中子注量率分布

    黑色实线—MC_SN;红色虚线—MC;蓝色实线—SN;背景—SN

    Figure  3.  Distribution of Neutron Fluence Rate

    图  4  中子注量率比值分布

    Figure  4.  Distribution of Neutron Fluence Rate Ratio

    表  1  Kobayashi基准题源强和单群截面

    Table  1.   Kobayashi Benchmark Source and One-group Cross Section

    区域 Q/(cm−3·s−1) Σt/cm−1 Σs(情况1)/cm−1 Σs(情况2)/cm−1
    源区 1 0.1 0 0.05
    真空区 0 10−4 0 0.5×10−4
    屏蔽区 0 0.1 0 0.05
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    表  2  立方体空腔屏蔽问题计算时间

    Table  2.   Cubic Inner-void Shielding Problem Calculation Time

    碰撞次数 MC计算时间/s SN计算时间/s
    0 147 9.15
    1 166 8.02
    2 199 7.48
    3 207 7.52
    4 203 7.52
    5 209 6.98
    6 234 7.04
    7 238 7.04
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    表  3  首次碰撞源方法计算效率

    Table  3.   Efficiency of First Collision Source Method

    进程数目 线程数目/
    每个进程
    总线程数目 计算时间/s 加速比 并行效率/%
    1 1 1 1372.4 1.0
    2 10 20 71.0 19.3 97
    4 10 40 36.6 37.5 94
    8 10 80 19.2 71.5 89
    12 10 120 13.9 98.5 82
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-09
  • 修回日期:  2024-05-09
  • 刊出日期:  2025-02-15

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