Новый метод ускорения расчетов переноса нейтронов
Доктор Чжэн Ю из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук в сотрудничестве с исследователями из Технологического института Карлсруэ в Германии предложил новый метод ускорения крупномасштабного моделирования экранирования методом Монте-Карло. Новый метод глобального уменьшения дисперсии, также называемый «на лету» (OTF), делает коды Монте-Карло (MC) применимыми для анализа защиты крупномасштабных и сложных термоядерных реакторов. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Nuclear Fusion.
Конфигурация геометрии C-модели ИТЭР (слева), карты нормализованного потока нейтронов (в центре) и карты относительных ошибок (справа), рассчитанные методом OTF. Кредит: Ван Гохэ
MC является одним из самых точных методов расчета в области ядерного анализа для термоядерных реакторов и реакторов деления. Однако расчет защиты термоядерного устройства с использованием транспортных кодов Монте-Карло по-прежнему затруднен из-за сложности и сильной защиты термоядерных реакторов. Низкая скорость сходимости рендеринга методом MC в аналоговых симуляциях требует непомерно высоких вычислительных затрат.
Исследователи представили новую идею обновления окна веса в процессе транспортировки в этом методе. Они также предложили инновационное решение, основанное на автоматической динамической настройке верхних границ весового окна, которое решило проблему, мешающую нейтронно-физическим расчетам переноса частиц MC.
Когда они применили метод OTF к ядерному анализу Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР) и ускорителя IFMIF-DONES, ориентированного на Международную установку по облучению термоядерных материалов, ориентированную на DEMO, были достигнуты замечательные эффекты ускорения.
Геометрическая конфигурация IFMIF-DONES (слева), карты нормализованного нейтронного потока (в центре) и карты относительных ошибок (справа), рассчитанные методом OTF. Кредит: Ван Гохэ
Распределение нейтронного потока горизонтального (слева) и вертикального (справа) срезов, рассчитанное методом OTF. Кредит: Ван Гохэ
По сравнению с методом уменьшения дисперсии Automated Variance Reduction Generator (ADVANTG), разработанным Национальной лабораторией Ок-Ридж, эффект ускорения метода OTF в 13–20 раз выше, чем у ADVANTG.
Кроме того, OTF также служит для расчета глобального радиационного поля китайского термоядерного испытательного реактора, что обеспечивает важную основу для оценки безопасной работы ключевых компонентов, таких как магниты и вакуумные камеры, в условиях ядерного облучения.
