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原子能科学技术
原子能科学技术

万钢

月刊

1000-6931

yzk@ciae.ac.cn

010-69358024

102413

北京市275-65信箱

原子能科学技术/Journal Atomic Energy Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊由中国原子能科学研究院主办，1959年创刊，国内外公开发行，全国性学术与技术兼顾的原子能类核心期刊，先后被美国工程信息公司《EI Compendex》数据库、美国化学文摘《CA》、日本《科学技术文献速报》、《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊（光盘版）》、《方正Apabi电子期刊》、《中国科技期刊数据库》、《CEPS中文电子期刊服务》等收录，并已入网“万方数据——数字化期刊群”。主要刊登核科学技术方面具有创造性的科技成果，旨在促进核科学与技术方面的交流、核技术与其它科学技术间的交叉渗透，推动核科技在国民经济方面的应用。
正式出版
收录年代

    基于cosRMC的同位素电池屏蔽计算研究

    王益祺刘仕倡靳程建李锐...
    622-629页
    查看更多>>摘要：热电式同位素电池系统作为一种新型能源系统，在深空、深海探测任务中有广泛应用。钛酸锶热源中的放射性同位素90Sr和90Y会发射β射线，p射线与物质作用产生韧致辐射，韧致辐射具有很强的穿透力，需要为热源安装屏蔽层，以降低辐射剂量。当屏蔽层厚度超过一定值后，蒙特卡罗方法计算结果的统计误差显著增大，采用减方差技术可以提高热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。同时，直接电子输运模拟耗时很长，可以通过厚靶韧致辐射模型处理电子产生的光子，从而提高计算效率。本文开展了 cosRMC程序的减方差技术和厚靶韧致辐射模型在同位素电池屏蔽计算中的应用研究与验证，基于美国SNAP-21结构的设计方案，采用cosRMC程序对同位素电池进行了精细建模，通过改变外屏蔽层厚度分析其对表面剂量率的影响，并与MCNP结果进行比较。结果表明，在电池径向和轴向使用不同厚度的屏蔽层，cosRMC与MCNP计算的贫铀屏蔽层表面的剂量率的相对误差在±3σ区间内符合良好。采用栅元重要性减方差后，两程序统计误差均减小，且在电池径向5 cm处和轴向4 cm处，结果在±3σ区间内符合良好，进一步验证了 cosRMC程序进行热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。

    同位素电池屏蔽计算MCNPcosRMC减方差

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    基于自动重要抽样方法的减方差技巧体系构建与验证

    武祯郝以昇浦彦恒周扬...
    630-637页
    查看更多>>摘要：屏蔽计算问题根据求解目标不同一般可分为源-探测器问题、区域问题和全局问题。MCShield研究团队针对3类问题中存在的深穿透问题提出了相应的减方差技巧，本文以此为基础构建了基于自动重要抽样(AIS)方法的减方差技巧体系，并开展了验证工作。针对源-探测器问题，采用NUREG/CR-6115 PWR压力容器计算基准题对小探测器自动重要抽样(SDAIS)方法进行验证。结果表明，SDAIS方法的计算效率约为AIS方法的7倍。此外还提出并验证了基于AIS伴随蒙特卡罗的耦合减方差(AIS-CADIS)方法，将AIS方法引入到蒙特卡罗伴随计算中，取得了良好的效果。针对全局问题，提出网格化-AIS方法并使用简化反应堆屏蔽计算算例进行验证，结果表明，网格化-AIS方法的计算效率是AIS方法的12倍左右，是直接蒙特卡罗方法的290倍左右。

    蒙特卡罗自动重要抽样方法减方差技巧MCShield程序

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    点探测器敏感性关联抽样计算方法

    李瑞付元光邓力许海波...
    638-644页
    查看更多>>摘要：为避免点探测器敏感性计算中随机统计涨落的影响，研究了在蒙特卡罗关联抽样算法框架下，点探测器敏感性的计算方法。在算法中考虑了输运过程偏倚以及存在次级粒子的情况，给出了输运扰动权乘子与计数扰动权乘子的更新方案。针对点探测器敏感性中次级粒子的模拟特点，引入了单因素扰动系统，并基于粒子扩展属性实现了对单因素扰动系统微扰的模拟，从而避免了对次级粒子历史进行回溯。利用脉冲球形实验装置，测试了散射截面扰动下点探测器的敏感性计算功能，并与微分算符方法的计算结果进行了比较，以验证其计算精度。利用NUREG/CR-6115屏蔽基准题测试了权重技巧下算法的适用性。测试表明，算法与微分算符方法计算精度相当，并适用于屏蔽问题点探测器敏感性模拟。

    点探测器敏感性关联抽样蒙特卡罗

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    LN函数核截面隐式敏感性系数计算方法

    胡馗马续波张辰刘莎...
    645-653页
    查看更多>>摘要：许多新型反应堆由于能谱较硬，核数据引起的不确定度已成为反应堆物理设计主要不确定度的来源。之前针对快能谱反应堆的不确定度分析主要集中在显式敏感性系数计算及不确定度分析，对隐式效应的分析较少，很少对隐式效应的影响给出分析。本文在深入研究反应堆截面处理方法的基础上，提出了一种新的基于本底截面迭代方法的截面隐式敏感性效应分析方法，由于该截面隐式敏感性系数计算主要与LN函数相关，因此也称为LN函数隐式敏感性计算方法。并利用基准题对新方法计算的截面隐式效应进行了分析，证明了方法的正确性。针对提出的五核素快谱基准题，采用多群截面计算，在共振自屏效应强烈的能群，部分核截面敏感性系数隐式效应修正最大可达50％，针对少群截面，对于大多数反应道，考虑隐式效应后计算得到的keff相对敏感性系数和不确定度计算精度均有明显提高，但有部分反应道可能是由于Bondarenko方法和窄共振近似本身问题，导致敏感性系数和不确定度精度改善不明显。

    反应堆隐式敏感性系数敏感性系数计算不确定度

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    三维球床几何稀疏条数长特征线加速方法

    郭建郭炯李富严睿...
    654-661页
    查看更多>>摘要：特征线法具有非常强的几何适应性，可用于三维球床高温气冷堆全堆芯求解，但存在迭代次数多、计算速度慢的缺点。本文将长特征线加速方法应用于三维球床高温气冷堆以解决非规则几何数值加速的问题，基于三维模型特征线布置较二维模型稠密的分析，提出了稀疏条数长特征线加速方法，极大地减少了加速方程的计算量，在不降低角度离散精度的前提下，获得了非常好的加速效果。通过基准题对加速参数的选取方式进行了研究，条数稀疏度取3～5、长特征线长度取2。0 cm左右、加速迭代步取20～60步可获得良好的加速效果。小型轻水堆三维基准题和球床堆芯简化模型的计算结果表明，采用稀疏条数长特征线加速可获得7倍左右的时间加速比，此时对应的迭代步加速比为20倍左右。

    球床高温气冷堆特征线法长特征线加速方法中子输运

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    基于GPU加速的三维堆芯物理程序STORK的开发与验证

    俞陆林杨高升陈国华卑华...
    662-671页
    查看更多>>摘要：基于小型多GPU计算平台，采用二维全堆逐层特征线方法(MOC)和三维逐棒(pin-by-pin)三阶简化球谐函数方法(SP3方法)相耦合的方式开发了堆芯三维输运中子学计算程序STORK。在方法论方面，首先通过对堆芯各轴向层的二维MOC输运计算在线产生栅元均匀化截面以及超级均匀化修正因子(SPH因子)，然后采用SP3方法进行pin-by-pin三维堆芯计算。在程序开发方面，采用了 CUDA、C++和Python的混合编程，且所有计算模块都基于CUDA/C++开发，并进行了大量的性能优化。通过对C5G7三维插棒基准题和VERA基准题的验证表明，与国际上同类中子学计算软件相比，基于CPU/GPU异构系统开发的STORK程序在计算效率和计算成本方面都具有明显优势。

    中子输运图形处理器特征线方法在线均匀化逐棒SP3超级均匀化方法

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    百千瓦级空间核反应堆屏蔽优化研究

    姜百惠吉宇孙俊刘志宏...
    672-679页
    查看更多>>摘要：屏蔽体尺寸和重量对空间核反应堆和核动力航天器性能有着重要影响，因而屏蔽设计优化是空间核动力系统设计的关键。本文以JIMO项目反应堆为对象，在铍-碳化硼-钨-氢化锂分层组合屏蔽方案的基础上，考虑到辐照剂量的径向分布，采用蒙特卡罗方法计算了负载处辐照剂量和氢化锂中子剂量，分析了屏蔽设计原理，并提出了分步优化方法以实现屏蔽优化。根据结果分析，调整了铍和碳化硼的厚度比例、钨半径及布置位置，获得了优化的屏蔽方案，在满足屏蔽要求的基础上质量减少了 98。41 kg。提出的屏蔽方案及设计流程可为空间核电源屏蔽设计优化提供参考。

    空间核反应堆中子-光子耦合阴影屏蔽质量优化蒙特卡罗方法

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    核热推进系统分析程序模型与计算方法初步研究

    毛晨瑞吉宇孙俊郎明刚...
    680-688页
    查看更多>>摘要：核热推进(NTP)系统具有高比冲、大推力和工作时间长等特点，在深空探测和轨道机动等方面具有明显的优势。系统性能分析是NTP系统研发与设计的重要内容。结合对国际历史上已开发程序的分析以及现阶段的研发需求，将系统性能分析划分为稳态设计点性能分析与优化、稳态非设计点性能分析以及瞬态性能分析3个主要环节。在清华大学核能与新能源技术研究院自主开发的核动力发动机系统分析程序PANES基础上，提出了基于"流网-热网"的系统分析程序框架，并建立了反应堆中子动力学与涡轮泵动态特性等数学模型，提出了对应的计算分析方法，拓展了原程序的功能。该工作为NTP系统设计方法的进一步研究和应用提供了重要基础。

    核热推进系统性能分析程序开发点堆模型涡轮泵

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    池式钠冷快堆熔融物堆内滞留初步分析研究

    薛方元张东辉刘一哲张熙司...
    689-697页
    查看更多>>摘要：为防止堆芯熔毁后熔融物熔穿反应堆容器，造成大量放射性释放，三、四代反应堆设计中普遍考虑了熔融物滞留方案。池式钠冷快堆在主容器底部安装堆芯熔化收集器，对熔融物进行有效收集和长时冷却。利用中国原子能科学研究院自主开发的FRTAC程序，计算堆芯熔毁后主容器内的自然循环，分析熔融物长时冷却过程，研究钠冷快堆的熔融物堆内滞留方案。结果表明:熔融物掉落至堆芯熔化收集器上后，主容器内的自然循环可以有效冷却熔融物，并由事故余热排出系统将余热导出至大气环境中。

    钠冷快堆熔融物堆内滞留自然循环

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    瞬变运动条件对竖直管内搅混流向环状流转变边界的影响研究

    马文慧曹夏昕谢添舟
    698-704页
    查看更多>>摘要：船舶在航行过程中处于海洋瞬变运动环境，两相流动常处于瞬变运动状态，两相流型可能与陆基条件时不同，进而影响流动传热特性，准确判别瞬变运动条件下两相流型对两相阻力和传热的计算具有重要意义。本文针对摇摆和升潜两种典型海洋运动条件，引入运动产生的瞬变外力场，构建了瞬变运动条件下搅混流-环状流转变准则，该准则也可适用于竖直向上和倾斜流动。通过静止和瞬变运动条件下实验数据对转变准则模型计算结果进行了验证，与实验结果符合很好。通过对转变准则进行分析，绘制了搅混流-环状流转变曲线，获得了运动参数对流型转变边界的影响规律。

    摇摆运动升潜条件搅混流环状流转变准则

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