基于指向概率法的蒙卡点通量计算

摘要

蒙特卡罗方法计算屏蔽问题时,对于体积很小并且距离源较远的计数区域,进入的粒子数目将很少,导致计数效率很低.这种情况下,可以通过指向概率法计算点通量来代替计数区域的体通量.指向概率法在每次源抽样产生粒子后或粒子发生碰撞后计算点通量贡献值,因此不需要粒子进入计数区域,从而提高蒙卡计数效率.本文基于中国科学院核能安全技术研究所·FDS团队开发的超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统SuperMC,开展蒙卡输运模拟中的中子、光子点通量计算研究.首先,研究源粒子和碰撞点粒子的散射角分布,根据源抽样方向分布或碰撞点的反应类型,计算粒子散射到点探测器的概率密度和对应的能量.然后,在源粒子或碰撞点位置创建虚粒子,追踪其不发生碰撞直接飞行到点探测器所穿过的栅元,从而计算虚粒子到点探测器的自由程数目.最后,利用散射概率密度和自由程数目计算点通量的贡献,并对距离点探测器距离很近的碰撞点造成的估计量无解问题进行特殊处理.本文通过SINBAD屏蔽积分基准例题对点通量计数功能进行了验证,计算结果与测量结果偏差小于1%,并且与MCNP计算的能谱分布一致,验证了点通量计算的正确性.

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