一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于蒙特卡罗裂变反应堆临界计算领域，涉及一种基于蒙特卡罗裂变反应 堆临界计算系统，用于自动化的设置临界计算中的非活跃代代数。
【背景技术】
[0002] 在蒙特卡罗裂变反应堆临界计算时，反应堆有效增殖因子keff计算中分成活跃 代与非活跃代；当系统进入活跃代时，需要进行一定量的非活跃代计算，当裂变源已经收 敛后，才进入非活跃代计算，不然会导致有效增殖因子keff计算偏差；现有国内外的蒙卡 软件一般采用用户手动设置非活跃代代数，这种基于用户经验判断的手动设置非活跃代方 式，容易出现低效率计算现象，甚至会造成计算误差；对于收敛较快的测试例题，设置非活 跃代代数过多会造成计算时间的浪费；对于收敛较慢的测试例题，设置非活跃代代数过少 会导致有效增值因子keff计算偏差。
[0003] 香农熵是一种后验的源收敛诊断方法，国内外的学者研究认为香农熵收敛趋势用 来判断裂变源分布收敛。在国内的发展而言，清华大学工程物理系发开的RMC软件中开发 实现了香农熵统计功能，定性地反映裂变源分布的收敛趋势，帮助用户选择合理的非活跃 代代数。在现有的蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算中，虽然在设置非活跃代代数时，参考 了香农熵曲线的变化趋势，但还是需要手动设置非活跃代代数，本发明提出一种基于蒙特 卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，改变了传统的手动设置非活跃代代数，系统根据具体 例题收敛情况自动判断收敛情况，并智能化的跳转到活跃代计算。
【发明内容】
[0004] 本发明技术解决问题：完善了现有蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统中用户 手动设置非活跃代代数的不足，提出一种基于蒙特卡罗裂变反应堆临界计算系统，系统收 敛后自动跳转到活跃代中子数，使得临界计算智能化，具备自动化程度高，可重用性强，可 扩展性优良等特点。
[0005] 本发明技术解决方案：一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，主要包 括网格数值分析模块、香农熵值计算模块和香农熵值评价模块，其中：
[0006] 网格数值分析模块：解析用户在输入文件中填写的网格划分信息，是香农熵值计 算模块的前期准备；
[0007] 香农熵值计算模块：根据香农熵计算公式，计算每代的香农熵值，是香农熵值评价 模块的重要基础；
[0008] 香农熵的计算公式是：
【主权项】
1. 一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，其特征在于：在每代反应堆有效 增殖因子keff计算时，同时计算香农赌值，当香农赌曲线趋于收敛时，系统自动跳转到活 跃代计算，无需像传统裂变反应堆临界计算系统一样手动设置非活跃代； 所述系统包括网格数值分析模块、香农赌值计算模块和香农赌值评价模块，其中： 网格数值分析模块：解析用户在输入文件中填写的网格划分信息，是香农赌值计算模 块的前期准备； 香农赌值计算模块：根据香农赌计算公式，计算每代的香农赌值，是香农赌值评价模块 的重要基础； 香农赌的计算公式是：
其中，山。为香农赌值，N表示划分的网格数，Pj表示第J个网格中的裂变源个数占总 个数的比例，香农赌值收敛状态表示裂变源分布的收敛状况； 香农赌值评价模块：通过对香农赌曲线进行拟合修正，定量给出系统源收敛所需代数， 并在系统内部自动调整非活跃代代数，用户无需手动输入非活跃代代数就能高效计算有效 增殖因子keff。
2. 根据权利要求1所述一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，其特征在 于；所述香农赌值评价模块具体实现如下： 步骤一：对W代数为横坐标，香农赌值为纵坐标的香农赌曲线，进行最小二乘法拟合， 采用数学方法使得香农赌曲线光滑； 令yi= Se(x 1)，其中，Xi为临界计算的代数，y i为第X i代对应的香农赌值，求一个函 数 y = Se*(x)与数据{(X。y;)，Xi= 1，2, 3, . . .，n}拟合，若记误差 5 1= Se i = 1，2, 3,. . .，n，使误差平方和最小：
步骤二；采用数学方法中的收敛条件，判断数值修正后的香农赌值的收敛状况；其中： 判读香农赌收敛的代数为k代，需同时满足如下3个条件： (1) 当k代时，香农赌值满足如下：
其中，Ssk表示第k代修正后的香农赌值，e为无穷小，Sew表示第k+1代修正后的香 农赌值； (2) 对于任意大于k的整数S代，均满足：
其中，Se,表示第S代修正后的香农赌值，e为无穷小数，Sew表示第S+1代修正后的 香农赌值；
(3)对于任意小于k的整数p代，不能同时满足：
其中，S为任意大于k的整数，Sep表示第P代修正后的香农赌值，Se P+1表示第P+1代 修正后的香农赌值，Sep4_k表示第p+s-k代修正后的香农赌值，Se 表示第P+S - k+1代 修正后的香农赌值；e为无穷小数， 步骤H ;由于步骤二已经判断香农赌的收敛代数为k代，将香农赌值的收敛情况作为 源分布收敛的判断依据，则在步骤H系统输出源收敛的代数为k值，并设置非活跃代代数 为k，系统自动跳转到活跃代代数。
【专利摘要】本发明涉及一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，包括：网格数值分析模块、香农熵值计算模块和香农熵值评价模块；首先解析用户在输入文件中填写的网格划分信息，接着根据香农熵计算公式，计算每代的香农熵值，通过对香农熵曲线进行数值修正，定量给出系统源收敛所需代数，并在系统内部自动调整非活跃代代数；其中，香农熵值评价模块根据最小二乘法拟合香农熵曲线，并对修正后的香农熵值根据收敛条件判断收敛所需要的代数，然后设置系统的非活跃代代数。本发明改变了传统裂变反应堆临界系统需要用户手动设置非活跃代代数的限制，提高了蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算效率。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104598756
【申请号】CN201510067731
【发明人】严雅雯, 郑华庆, 宋婧, 郝丽娟, 吴宜灿
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月9日