离散纵标法中角度离散误差消除方法研究

作     者：陈蒙腾 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：陈义学;张斌

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：粒子输运 离散纵标法 角度离散误差 首次碰撞源方法 

摘      要：在辐射输运屏蔽计算分析中,离散纵标法(SN方法)是目前国际上主要的核装置屏蔽计算方法之一。由于离散纵标法在求解输运方程时只沿有限特定的方向进行,把连续的角度变量离散成有限的离散方向求解,从而会产生角度离散误差。在计算孤立点源、强吸收介质、大空腔等模型时,角度离散误差尤为显著,使计算结果与实际物理真实值偏差很大。因此,开展角度离散误差消除方法的研究对提高核装置屏蔽设计精度具有重要意义。本文在SN方法求解粒子输运模型的基础上,描述和分析角度离散误差及其产生原因。经过深入调研分析国际主流的角度离散误差消除方法,比较了虚源法和首次碰撞源方法的优缺点,最终选取首次碰撞源方法作为主要的研究方向。在研究过程中详细推导了多群高阶各向异性散射源的处理方法,同时实现了源项区域处理、点源修正因子计算、反射边界处理等方面改进。基于上述理论开发了二维/三维角度离散误差消除程序RAY2D/3D。为验证研究方法的可行性及程序功能实现的正确性,进行了一系列例题的计算。首先对多源区、反射边界处理、多区域等自设例题进行计算分析,结果表明RAY程序具备处理多个源点可置于任意位置、有反射边界时源点可不置于反射边界上、射线跟踪可提高计算效率等功能。其次计算了经济合作和发展组织核能机构(OECD/NEA)辐射输运专家组提出的Kobayashi基准题和Azmy基准题,整体计算结果与基准报告吻合较好,RAY程序的点源修正因子计算、源项区域处理功能提高了计算精度。最后对中国散裂中子源CSNS中子通道开闭装置工程例题进行计算,结果表明RAY程序具备处理多能群各向异性散射工程问题的能力,角度离散误差得到较好的消除。