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聚变裂变混合堆处理高放超铀废物的研究

沈姚崧, 李凯波, 师学明, 邓力

计算物理 2017, 34 (2): 142-148.

摘要（421）

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PDF （2399KB）（1869）

提出一个燃烧高放超铀废物的思路，即在外部聚变中子源驱动下，把燃烧超铀锕系元素和钍铀燃料循环相结合.并且设计相应的一维模型，使用开发的燃耗计算程序ONESN_BURN和新制作的数据库对模型进行计算和分析.通过计算，得到锕系元素的放射性，生物潜在危害因子，高放超铀锕系废物的密度和非常深的燃耗深度等.比较聚变裂变混合堆与传统的热堆，发现中子能谱越硬，对燃烧超铀锕系元素越有效.

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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）（3467）

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软件的自动源偏倚抽样功能及其应用

邱有恒, 邓力, 上官丹骅, 郑征

计算物理 2016, 33 (5): 593-598.

摘要（451）

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PDF （1740KB）（1376）

介绍JMCT（J Monte Carlo Transport）软件的多群中子伴随输运功能以及基于伴随通量的自动源偏倚抽样功能.对某商用压水堆屏蔽模型的模拟计算表明，采用自动源偏倚后，JMCT的模拟结果与实验值符合较好，比MCNP程序采用几何重要性方法的计算效率大幅提高.

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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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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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利用超高能中子诊断惯性约束聚变的燃烧

李树, 田东风, 邓力

计算物理 2012, 29 (1): 82-86.

摘要（346）

PDF （278KB）（1115）

惯性约束聚变靶丸中,高能中子相互之间发生碰撞将导致超高能中子的产生.本文讨论超高能中子产生与聚变燃烧速率的关系.数值模拟理想模型,分析超高能中子产生量与平均烧氚体积的关系,讨论利用出壳超高能中子流与烧氚量诊断二维效应和混合效应.进一步分析出壳超高能中子流与平均烧氚率的关系,探讨利用超高能中子诊断平均烧氚温度并判断是否发生非平衡效应问题.

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提高超高能中子计算效率的蒙特卡罗抽样技巧

李树, 田东风, 邓力

计算物理 2011, 28 (3): 323-328.

摘要（309）

PDF （309KB）（1264）

利用蒙特卡罗方法模拟中子与中子碰撞及超高能中子的产生与输运,原有抽样方法需要模拟大量样本方能使与超高能中子有关统计量的计算误差达到要求.针对ICF聚变靶中子输运问题的特点,发展一种"加权赌分裂抽样方法",以增加重要区域的抽样数、减少非重要区域的抽样数,同时通过权修正保证计算结果无偏.典型模型数值模拟计算结果显示,该方法能够有效增加聚变区的中子抽样数、增加中子相互碰撞数,使超高能中子通量计算误差显著降低,达到提高超高能中子计算效率的目的.

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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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中子中子碰撞产生超高能中子问题模拟

李树, 田东风, 邓力

计算物理 2010, 27 (5): 717-721.

摘要（379）

PDF （230KB）（1107）

ICF的聚变靶丸中,高能中子相互之间发生碰撞将导致超高能中子的产生,推导中子中子碰撞与超高能中子产生的关系,研究利用蒙特卡罗方法确定碰撞后中子速度的方法,通过求解非线性中子输运方程及对DT聚变小球中的中子输运问题进行数值模拟,研究中子与中子碰撞产生超高能中子及其与聚变中子源强的关系问题.

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非线性中子输运问题的蒙特卡罗模拟

李树, 田东风, 邓力

计算物理 2008, 25 (4): 477-482.

摘要（277）

PDF （292KB）（1185）

针对考虑中子之间相互碰撞的非线性中子输运方程,提出一种线性化近似处理方法,导出相应的积分输运方程,利用蒙特卡罗方法求解此方程,数值实验表明算法的有效性,为研究超高能中子产生与输运问题提供了必要的模拟工具.

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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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计算中子增殖率的时间强迫碰撞方法

王瑞宏, 邓力, 许海燕, 裴鹿成

计算物理 2006, 23 (1): 1-9.

摘要（260）

PDF （280KB）（1023）

为获得更多粒子在特定时间步内的碰撞信息,给出3种解决介质非均匀的时间强迫碰撞抽样目的:离散化抽样目的,强截面抽样目的和均匀时间抽样目的.将强迫碰撞目的由只适合在各自均匀的几何区域内分别强迫碰撞,扩展为也适合在特定时间步内中子可能经过任意非均匀介质的强迫碰撞.通过一个简单的增殖系统的中子增殖率计算问题,对时间强迫碰撞的3种目的和直接模拟目的进行了计算比较.结果表明,3种时间强迫碰撞目的的效率相差不大,但明显优于直接模拟目的,当步长从2×10^-5缩至10^-6μs,FOM(计算效率或称优度)约高出2至4个量级.

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非定常粒子输运蒙特卡罗散射源分层抽样方法

邓力, 张文勇, 黄正丰, 王瑞宏, 许海燕, 李树

计算物理 2005, 22 (6): 57-63.

摘要（224）

PDF （323KB）（1014）

定常粒子输运蒙特卡罗并行计算是成功的,因为粒子游动是独立的,可以把模拟的粒子数等分到每个处理器去.然而,对非定常问题,由于每个时间步涉及散射源和几何网格的通讯,它严重的制约了并行规模,导致并行不可扩展.研究了两种算法,采用自适应分配处理器,提高了加速比和处理器的利用率;采用蒙特卡罗分层抽样大大降低了处理器之间散射源的通讯量,并行可扩展性显著改善,取得了理想的加速比.

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多群输运-燃耗耦合蒙特卡罗计算

邓力, 谢仲生, 李树

计算物理 2003, 20 (1): 65-70.

摘要（265）

PDF （249KB）（971）

介绍三维多群中子输运-燃耗耦合P₃近似蒙特卡罗程序MCMG BURN.该程序是在连续截面蒙特卡罗程序MCNP和反应堆栅元均匀化程序WIMS基础上发展而来的.使用多群截面库模拟临界实验堆和高通量工程实验堆,取得了与MCNP和实验一致的结果.MCMG BURN具有与MCNP相同的精度,但计算时间较MCNP要少得多.

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特征γ谱蒙特卡罗模拟方法的改进

邓力, 谢仲生

计算物理 2002, 19 (3): 253-258.

摘要（241）

PDF （242KB）（1320）

针对中子-γ耦合输运问题,采用蒙特卡罗统计估计和期望值技巧,分别计算了被探测物的总能谱、时间谱和每个元素的特征γ谱,并与MCNP程序结果进行了对比.

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向量裂变谱与矩阵裂变谱对临界计算的影响

邓力, 刘瑞兰, 谢仲生

计算物理 2002, 19 (1): 67-72.

摘要（228）

PDF （225KB）（1128）

用蒙特卡罗方法及可适应多种截面的三维多群P₃中子输运蒙特卡罗程序MCMG,计算比较了不同裂变材料使用向量裂变谱与矩阵裂变谱的计算结果,通过与MCNP程序结果的比较,确信两种裂变谱对计算结果的影响是存在的,但对计算结果不会带来本质影响.同时还比较了不同中子截面库计算结果.

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MC程序并行设计及提高加速比措施

邓力, 谢仲生, 黄正丰, 许海燕

计算物理 2001, 18 (2): 177-180.

摘要（319）

PDF （111KB）（1312）

MC程序的并行设计涉及算法及模块划分,它直接关系到并行加速效率的高低.中子γ耦合输运蒙特卡罗程序MCNP经过并行改造,实现了PVM和MPI两种系统下的并行化.由于作了模块化设计,并行加速效率极佳.PVM版和MPI版并行程序在多个处理器下的加速比均呈线性增长.相比PVM,MPI的适应性更强,多数情况下其效率高于PVM,并行MCNP程序的计算结果可靠.MPI并行程序在16、32和64个处理器上的并行效率分别达到了99%、97%和89%.

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MCMGP₃三维多群P₃近似蒙特卡罗中子输运程序基准检验

邓力, 谢仲生, 张建明, 李树

计算物理 2000, 17 (5): 525-531.

摘要（258）

PDF （185KB）（1153）

三维多群P₃近似Monte Carlo中子输运程序MCMGP3是为反应堆临界安全计算设计的,它是从连续点截面中子-光子耦合输运Monte Carlo程序MCNP发展而来,程序用多群截面代替了MCNP程序的连续点截面,但保留了MCNP程序的几何处理能力,计数能力和降低方差技巧及图形功能。能群数可扩展,使用宏观截面或微观截面均可,中子角分布采用P₃近似和广义Gaussian求积。多个基准问题结果显示,MCMGP3程序结果与其它方法计算结果符合很好,计算还表明在同样计算精度下,MCMGP3程序的计算时间较MCNP程序少得多。此外,MCMGP3程序还实现了与WIMS程序的连算,可作反应堆全堆数值模拟。

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MORSE-CG程序三维基准中子多孔隙度测井计算

邓力

计算物理 1993, 10 (1): 81-86.

摘要（245）

PDF （420KB）（909）

用蒙特卡罗方法计算三维多孔隙度测井问题是一种比较有效的方法。本文给出增加了重新启动功能的MORSE-CG^[1]多功能蒙特卡罗程序计算孔隙度分别为1.0%和20.0%的基准中子测井问题的计算结果,以及其与MCNP和McDNL计算结果和计算时间的比较。比较显示三者在相同误差范围内的结果是一致的。

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具有椭圆环几何处理能力的MORSE-CGT^*蒙特卡罗辐射输运程序

邓力

计算物理 1990, 7 (3): 375-384.

摘要（221）

PDF （548KB）（995）

本文介绍了具有椭圆环几何处理能力的组合几何包CGT。它是由组合几何包CG发展而来的。CGT包可移植到那些使用CG包的程序中使这些程序也具有处理椭圆环几何的能力。MORSE-CGT程序可解椭圆环系统、椭圆环与椭圆环或CG包中其它物体任意有限组合生成系统内中子、光子或中子-光子耦合输运问题和依赖时间的屏蔽和临界问题。还可为TOKAMAK聚变、裂变混合堆作包层设计和屏蔽计算。

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