本文關(guān)鍵詞：中子光子輸運(yùn)物理過程蒙特卡羅處理方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：蒙特卡羅方法能夠接近真實(shí)地模擬各種粒子在介質(zhì)中的輸運(yùn)過程,精細(xì)的粒子物理過程模擬是粒子輸運(yùn)正確性的基本保障。目前,針對反應(yīng)堆的蒙特卡羅粒子輸運(yùn)程序往往是針對具體堆型,在粒子類型、物理反應(yīng)類型、能量范圍、物理過程修正等方面不全面,難以同時滿足先進(jìn)反應(yīng)堆如加速器驅(qū)動次臨界堆、聚變堆,一般商用反應(yīng)堆如壓水堆、輕水堆等設(shè)計(jì)與分析的要求。同時,在粒子物理過程模擬中還存在超熱中子能量區(qū)間共振等問題需要進(jìn)一步研究。 本文圍繞上述問題,在系統(tǒng)分析先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)需求并研究常用能量范圍中子／光子與物質(zhì)相互作用的基礎(chǔ)上構(gòu)建了較完備的中子／光子輸運(yùn)物理過程蒙特卡羅方法處理體系,該體系充分考慮了中子／光子與物質(zhì)作用的基本物理過程處理以及常用能量范圍內(nèi)的物理過程修正處理。具體考慮的中子能量范圍為le-11MeV-150MeV,考慮了包括彈性散射、非彈性散射、吸收反應(yīng)基本物理過程的處理,并對熱中子上散射效應(yīng)、不可分辨共振效應(yīng)、瞬發(fā)中子進(jìn)行了修正處理。對于超熱中子問題本工作進(jìn)行了深入研究,發(fā)展了基于權(quán)重修正的多普勒展寬拒絕修正方法進(jìn)行修正處理。光子的能量范圍為1keV-100GeV,包括康普頓散射、相干散射、光電效應(yīng)、電子對效應(yīng)以及光核反應(yīng)五種物理過程。同時,根據(jù)體系中不同的物理過程,對核數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),使核數(shù)據(jù)查找調(diào)用更加靈活方便。 本工作基于超級蒙特卡羅核計(jì)算仿真軟件系統(tǒng)SuperMC編程實(shí)現(xiàn)了中子、光子、中子光子耦合輸運(yùn)物理過程的處理,并進(jìn)行系統(tǒng)地驗(yàn)證。選取了一系列基準(zhǔn)例題進(jìn)行程序校驗(yàn),包括國際臨界安全基準(zhǔn)評價(jià)工程手冊中6大類問題共31道例題,國際中子、光子泄漏率基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)共計(jì)33道例題,測試結(jié)果證明了中子、光子物理過程處理方法的正確性。采用俄羅斯商用快堆BN-600模型對程序進(jìn)行綜合測試,模擬計(jì)算結(jié)果與美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的蒙卡程序MCNP結(jié)果及相關(guān)文獻(xiàn)中計(jì)算結(jié)果吻合良好,表明本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的中子、光子物理過程的正確性。 在系統(tǒng)驗(yàn)證之后,基于本文發(fā)展的方法與程序開展了中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR的屏蔽設(shè)計(jì)優(yōu)化。本文通過優(yōu)化屏蔽包層材料及厚度進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化方案的中子學(xué)計(jì)算結(jié)果與MCNP計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,進(jìn)一步顯示了本文方法的正確性,并初步說明了其在先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)分析方面應(yīng)用的能力。
【關(guān)鍵詞】：蒙特卡羅 中子 光子 物理過程 多普勒展寬拒絕修正
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TL32
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1 蒙特卡羅粒子輸運(yùn)理論概述11-14
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 蒙特卡羅粒子輸運(yùn)理論簡介12-13
• 1.1.3 蒙特卡羅方法發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用13-14
• 1.2 中子/光子輸運(yùn)物理過程蒙特卡羅處理方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 理論方法現(xiàn)狀15
• 1.2.2 程序發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 現(xiàn)有問題16
• 1.3 研究目標(biāo)及意義16-17
• 1.3.1 研究目標(biāo)16-17
• 1.3.2 研究意義17
• 1.4 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 中子/光子輸運(yùn)物理原理19-31
• 2.1 引論19
• 2.2 中子與物質(zhì)作用物理原理19-24
• 2.2.1 宏觀中子物理20-21
• 2.2.2 微觀中子物理21-24
• 2.3 光子與物質(zhì)作用物理原理24-26
• 2.3.1 宏觀光子物理24
• 2.3.2 微觀光子物理24-26
• 2.4 中子/光子核數(shù)據(jù)26-29
• 2.4.1 中子核數(shù)據(jù)26-28
• 2.4.2 光子核數(shù)據(jù)28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第三章 中子輸運(yùn)物理的蒙特卡羅處理體系及方法研究31-57
• 3.1 引論31
• 3.2 中子輸運(yùn)物理過程的蒙特卡羅處理體系設(shè)計(jì)31-37
• 3.2.1 輸運(yùn)/碰撞劃分方法32-34
• 3.2.2 基本物理過程/物理過程修正劃分方法34-35
• 3.2.3 蒙特卡羅粒子輸運(yùn)中子物理過程處理體系構(gòu)建35-37
• 3.3 中子基本物理過程的蒙特卡羅處理方法研究37-40
• 3.3.1 輸運(yùn)過程處理37-38
• 3.3.2 碰撞過程處理38-40
• 3.4 中子物理過程修正的蒙特卡羅處理方法研究40-52
• 3.4.1 超熱/熱中子處理方法40-51
• 3.4.2 不可分辨共振修正處理方法51-52
• 3.5 中子核數(shù)據(jù)處理方法研究52-54
• 3.5.1 核數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-53
• 3.5.2 核數(shù)據(jù)處理方法53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-57
• 第四章 光子輸運(yùn)物理的蒙特卡羅處理體系及方法研究57-65
• 4.1 光子輸運(yùn)物理過程的蒙特卡羅處理體系設(shè)計(jì)57-59
• 4.2 光子輸運(yùn)物理過程的蒙特卡羅處理方法研究59-61
• 4.2.1 輸運(yùn)過程處理59-60
• 4.2.2 碰撞過程處理60-61
• 4.3 光子核數(shù)據(jù)處理方法研究61-64
• 4.3.1 核數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61-63
• 4.3.2 核數(shù)據(jù)處理方法63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 程序基準(zhǔn)校驗(yàn)及應(yīng)用研究65-89
• 5.1 引論65
• 5.2 中子輸運(yùn)基準(zhǔn)校驗(yàn)65-74
• 5.2.1 中子積分泄漏率基準(zhǔn)例題測試65-69
• 5.2.2 臨界安全基準(zhǔn)例題測試69-72
• 5.2.3 超熱中子基準(zhǔn)例題測試72-74
• 5.2.4 中子輸運(yùn)基準(zhǔn)校驗(yàn)小結(jié)74
• 5.3 光子輸運(yùn)基準(zhǔn)校驗(yàn)74-76
• 5.3.1 光子積分泄漏率例題測試74-76
• 5.4 中子/光子藕合輸運(yùn)基準(zhǔn)校驗(yàn)76-78
• 5.4.1 中子產(chǎn)光子積分泄漏率實(shí)驗(yàn)例題測試76-78
• 5.5 綜合測試及典型應(yīng)用78-87
• 5.5.1 BN-600 測試78-84
• 5.5.2 CFETR屏蔽設(shè)計(jì)應(yīng)用84-87
• 5.6 本章小結(jié)87-89
• 第六章 總結(jié)與展望89-93
• 6.1 總結(jié)89-90
• 6.2 論文主要貢獻(xiàn)(創(chuàng)新點(diǎn))90
• 6.3 未來展望90-93
• 參考文獻(xiàn)93-99
• 附錄1 BN-600例題中各種材料的核子密度99-103
• 致謝103-105
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄105

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 蔣校豐;欒興峰;鄧力;;多群蒙特卡羅程序MCMG的開發(fā)與基準(zhǔn)校驗(yàn)[J];核動力工程;2007年01期

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3 鄧力;李剛;;粒子輸運(yùn)蒙特卡羅模擬現(xiàn)狀概述[J];計(jì)算物理;2010年06期

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  本文關(guān)鍵詞：中子光子輸運(yùn)物理過程蒙特卡羅處理方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：255225