聚變堆深穿透屏蔽計算方法研究.pdf

1、輻射屏蔽計算分析是核設施屏蔽設計與優(yōu)化的重要依據。聚變堆幾何結構和材料復雜多樣，且包含大塊屏蔽和復雜孔道。屏蔽計算中不僅需要精確模擬幾何，還要有效解決深穿透問題。另外，聚變反應釋放的中子能量在14MeV左右，屏蔽計算中的各向異性散射會更加嚴重。因此，需要對聚變堆深穿透問題的屏蔽計算方法進行研究。
　　本課題結合蒙特卡羅方法幾何處理能力強和離散縱標法適用于解決深穿透問題的優(yōu)點，對MC-SN耦合方法進行了研究，推導出兩種方法交接面的粒

2、子流信息與角通量密度的映射關系?；贛CNP程序與多群粒子輸運程序ARES，開發(fā)了MCNP-ARES耦合程序，并進行了相關驗證。結果表明耦合程序計算結果與MCNP結果吻合良好，可用于幾何復雜且存在深穿透問題的聚變堆屏蔽計算中。
　　在利用基于離散縱標法的ARES程序進行聚變堆大塊屏蔽層的深穿透屏蔽計算時，傳統(tǒng)的空間差分方法如菱形差分方法為保證計算精度，需劃分較小的網格步長，導致計算量較大且非常耗時。因此，本文在theta權重差分方

3、法的基礎上，引入了有自適應特性的定向theta權重(DTW)和指數定向權重(EDW)差分方法。EDW差分方法假設網格內中子通量密度是指數分布的，其中的指數系數通過DTW得到的角通量密度進行計算。通過測試分析，可發(fā)現EDW差分方法可在較大網格間距下獲得較好的計算精度，能有效進行聚變堆中大塊屏蔽層的深穿透屏蔽計算。
　　聚變堆屏蔽計算中各向異性散射較強，且存在許多孔道問題。中子穿透具有較強的各向異性，傳統(tǒng)的求積組如全對稱求積組無法準確