大型集中子学计算分析系统设计研究

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随着核能技术的发展,中子物理学理论方法、数值模拟和实验技术得到了迅速的发展,特别是中子输运过程的模拟方法与软件已发展到较为成熟的阶段。然而,不同功能软件之间缺乏有效的耦合接口,如计算软件通常是孤立的单一功能的输运计算软件或者燃耗计算软件,计算模型通常靠手工建立,计算结果分析又借助其他软件,整个过程不成体系;另一方面,其核心基础软件大多是上世纪六、七十年代发展起来的,基于当时计算机技术形成的构架难以利用现代先进的计算机技术,在建模精度、计算速度和海量数据结果后处理方面,难以满足现代设计计算对建模效率和精度的要求;进一步值得注意的是中国目前在核电软件方面的基础非常薄弱,自主知识产权的核心模拟软件极其有限。  在广泛调研国际国内中子学数值模拟软件发展现状的基础上,本文设计并开展了中国自主知识产权的大型集成多功能中子学计算系统VisualBUS,目前已发展到第4.2版本。本文主要介绍该系统的发展背景、设计目标与架构、主要功能与技术特点、目前的测试与应用情况。具体如下:  (1) VisualBUS4.2系统设计方案。基于现代软件工程思想和云环境架构,系统包括基于三维CAD技术和影像技术的自动建模、多功能中子学模拟计算、计算过程与计算结果可视化、计算结果多目标优化等四大部分功能,同时以自主研发的混合评价核数据库HENDL为数据库平台。可以应用于基于蒙特卡罗、离散纵标、特征线等方法的多维中子输运计算以及蒙特卡罗-离散纵标耦合中子输运计算、时间相关的中子物理过程(如同位素燃耗计算等)求解、各类反应率(如材料辐照损伤和活化放射性等)计算和停堆剂量计算。  (2)采用一系列国际通用的基准例题,对该系统进行测试验证。同时将该系统应用于EAST、ITER和FDS-I核分析中。尤其是建立的ITER大厅中子学计算模型被选为ITER中子学基准模型。  本文研究表明,VisualBUS是一个充分利用现代计算机技术开发的大型中子学计算平台,可用于裂变、聚变、混合次临界反应堆和其他核相关设施的设计与分析。  
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