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蒙特卡罗区域分解并行计算中确保串并行结果一致的伪随机数应用

李刚, 张宝印, 邓力, 上官丹骅, 李瑞, 马彦, 付元光, 胡小利

计算物理 2017, 34 (1): 67-72.

摘要（455）

HTML （2）

PDF （1448KB）（1854）

物理建模的精细化和三维模拟给蒙特卡罗粒子输运计算的规模成千上万倍的增加，甚至超过单核内存的最大规模，仅仅依靠传统的粒子并行蒙特卡罗计算无法实现对模型模拟，区域分解并行是可能的解决方法之一.然而区域分解带来了粒子在各区域间进行迁移，导致现有的伪随机数应用方式无法确保串行计算和并行计算的结果一致.针对这种现象，本文提出赋予粒子随机数属性和动态派生次级粒子随机数的技巧来确保区域分解并行计算的串并行结果一致.

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数值反应堆多物理耦合关键技术

邓力, 史敦福, 李刚

计算物理 2016, 33 (6): 631-638.

摘要（1068）

HTML （116）

PDF （1623KB）（3468）

随着计算机的快速发展和超算的应用，开展反应堆多物理、多尺度、多过程耦合成为可能.数值反应堆通过构建一个虚拟堆，在其上开展多物理过程研究，把过去孤立的过程耦合起来，去掉各种简化和近似，向高保真、精密计算逼近.研究手段由实验驱动、工程导向，向科学数值模拟转变.通过调研美国的CASL（The Consortium for Advanced Simulation of Light Water Reactors）计划和欧洲的NURESAFE（Nuclear Reactor Safety Simulation Platform）计划，结合近年核能开发中面临的挑战问题，包括软件自主化中的一些关键技术，提出在国内开展数值反应堆工程的建议设想，供业内专家学者共同探讨.

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面向领域的大规模可视建模工具JLAMT的设计与实现

马彦, 付元光, 秦桂明, 邓力, 李刚, 上官丹骅, 胡泽华, 胡小利, 李瑞, 程汤培

计算物理 2016, 33 (5): 606-612.

摘要（378）

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PDF （5342KB）（1403）

为开展大规模（如反应堆全堆芯pin-by-pin）输运模拟，我们研制了中子-光子耦合输运程序JMCT，快速、方便地建立输运计算模型是缩短问题模拟周期的关键.本文介绍基于领域的可视建模工具JLAMT的开发，为解决大型复杂几何模型的快速建模问题，JLAMT开发了多种快捷建模工具和行业组件工具，实现了层次化几何树的数据结构、显隐式相结合的建模方式、基于特征的转换算法；并自动输出转换为输运计算文件格式GDML.使用JLAMT建立了包括大亚湾全堆芯模型的多个复杂装置模型，JMCT进行输运模拟，验证了JLMAT建模的正确性.

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JMCT优化查找策略的实现

李瑞, 李刚, 张宝印, 邓力, 王伟

计算物理 2016, 33 (5): 587-592.

摘要（372）

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PDF （1037KB）（1291）

分析连续能量点截面中子输运程序JMCT中区间查找的时间复杂度.针对主能量网格，裂变释放中子数和不可分辨共振网格进行区间映射加速，并以等差和等比序列网格为例，对比分析不同散列网格的质量.最后选择寿期初与寿期中燃料棒栅元的k_∞问题进行对比测试.结果显示，对于核素数目较多的输运问题，优化查找策略具有很好的加速效果.

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蒙特卡罗粒子输运软件JMCT的网格计数功能设计与实现

付元光, 郑建华, 上官丹骅, 李瑞, 李刚, 马彦, 邓力

计算物理 2016, 33 (5): 581-586.

摘要（410）

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PDF （4704KB）（1384）

基于蒙特卡罗输运的网格计数能够统计指定区域内密集的分布计数量.为实现JMCT统计局部计数量分布，设计并实现了JMCT网格计数功能，该功能支持三种正交几何（xyz直角几何、rθz柱几何、rθφ球几何）的均匀及不均匀剖分；介绍xyz直角几何网格计数的算法；基于大亚湾反应堆pin-by-pin模型、Venus模型以及ITER次临界包层模型等初步验证了网格计数功能；应用铀阵列模型，采用若干种网格剖分办法，在单机上对比测试了xyz直角几何下JMCT和MCNP5网格计数功能的串行性能，结果显示JMCT的计数时间较短，具有较高的效率.

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基于VENUS-III国际基准模型的JMCT程序验证

刘雄国, 邓力, 胡泽华, 李瑞, 付元光, 李刚

计算物理 2016, 33 (5): 570-580.

摘要（409）

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PDF （2751KB）（1395）

基于自主研制的三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗通用程序JMCT（J Monte Carlo Transport Code），采用连续点截面，对国际基准屏蔽VENUS-III模型开展精细建模和中子输运临界及屏蔽计算.临界计算得到系统k_eff、重要区域的通量及能谱.结果表明，JMCT和MCNP程序的重要区域体通量计数吻合较好，偏差均在1%以内.深穿透屏蔽计算采用外源模式，点探测器计数，JMCT计算值与实验测量值偏差在15%以内，满足屏蔽设计对误差的要求.初步验证了JMCT程序临界及屏蔽计算的可用性.

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核查技术数值实验平台中的时间关联符合测量与中子多重性测量

朱剑钰, 谢文雄, 李刚, 张松柏, 邓力

计算物理 2015, 32 (2): 213-219. DOI: O571.33

摘要（285）

PDF （2911KB）（806）

为解决部件核查技术研究中实验数据较少、缺乏系统性的问题,建立了用于核部件属性认证的数值实验平台.该数值实验平台整合了用于模拟被动中子、被动γ射线、主动中子、主动高能光子、缓发中子探测方法的部件核查技术软件.平台新增了适用于时间关联符合测量和中子多重性测量的计算功能,该功能分别由DTB程序和NMC程序实现.本文主要介绍数值实验平台新功能的开发和应用,分别介绍这两种方法的物理原理与程序流程.对程序的验证由分别设计的两个数值实验完成.平台可以为利用统计方法研究核部件核查技术提供系统性的数据.

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三维磁共振电阻抗成像的改进分层灵敏度算法

李刚, 陈瑞娟, 郝丽玲, 周梅, 林凌

计算物理 2012, 29 (6): 845-852.

摘要（338）

PDF （1138KB）（1161）

针对人体组织电导率的三维成像问题,提出一种改进的分层灵敏度磁共振电阻抗重建算法.利用单方向磁感应强度信息,对三维电导率图像实行分层重建,每层重建仅利用该层磁通密度分量测量数据,然后对单层重建结果进行修正以获得三维电导率重建图像.三介质长方体模型上的仿真实验证明,改进的分层重建算法改善了层间串扰现象,可以获得比一般分层算法甚至整体算法更高的图像分辨率,而且重建时间较整体算法显著减少;基于人体腿模型的仿真实验表明该算法对复杂模型三维重构的可行性;最后通过仿体实验验证算法的重建效果.改进的分层灵敏度重建算法降低了灵敏度矩阵法的计算机硬件需求,减少了重建时间,对MREIT的三维重建具有较高的成像精度和求解效率.

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BNCT治疗规划系统MCDB算法及测试

李刚, 邓力, 陈朝斌, 叶涛, 莫则尧

计算物理 2012, 29 (5): 721-726.

摘要（340）

PDF （1665KB）（1217）

给出BNCT治疗计划系统软件MCDB的算法及测试结果,通过使用材料矩阵描述BNCT的网格模型,配合快速径迹算法和计数矩阵,进行粒子输运模拟及计数,模拟结果显示,MCDB的计算精度与MCNP相当,计算速度较MCNP提高3.1~3.4倍.MCDB模拟1 000万粒子的时间不足2个CPU小时,可保证大部分网格剂量误差在5%以内,基本上达到了BNCT临床要求,可用于30 kW的医院中子照射器的临床治疗.

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粒子输运蒙特卡罗模拟现状概述

邓力, 李刚

计算物理 2010, 27 (6): 791-798.

摘要（646）

PDF （475KB）（2309）

蒙特卡罗(MC)方法发展已有60多年历史,广泛应用于核科学及相关领域.MC方法超强的几何处理能力,使用精密的连续点截面参数,能够模拟各种复杂几何系统内的中子、光子、电子、α粒子、质子及其耦合输运问题.随着计算机的快速发展,通过大规模并行计算,MC方法及程序已成为模拟各种粒子输运问题的首选工具.

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BNCT蒙特卡罗剂量计算中网格构造和材料确定的一种简便方法

李刚, 邓力

计算物理 2006, 23 (2): 224-230.

摘要（335）

PDF （604KB）（1147）

BNCT国际基准问题分别推出了16 mm,8 mm和4 mm三种标准化网格模型,用MCNP蒙特卡罗程序模拟了这些模型,并与Snyder解析模型进行了比较.在此基础上,给出了一种质量守恒好,网格逼近程度高,且基于4种基本材料成份的BNCT网格构造方法.计算结果表明,在4 mm网格尺寸上,新方法采用基本材料模型可以达到采用混合材料模型的精度;用这种方法进一步产生了5 mm网格模型,把模拟结果和解析模型进行了比较,发现5 mm网格模型大脑内剂量计算误差较小,质量守恒好,并且能大大节省计算机模拟的时间,是一种很好的优化网格.

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