一種基于蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于蒙特卡羅裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算領(lǐng)域，涉及一種基于蒙特卡羅裂變反應(yīng) 堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，用于自動(dòng)化的設(shè)置臨界計(jì)算中的非活躍代代數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在蒙特卡羅裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算時(shí)，反應(yīng)堆有效增殖因子keff計(jì)算中分成活躍 代與非活躍代；當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入活躍代時(shí)，需要進(jìn)行一定量的非活躍代計(jì)算，當(dāng)裂變?cè)匆呀?jīng)收 斂后，才進(jìn)入非活躍代計(jì)算，不然會(huì)導(dǎo)致有效增殖因子keff計(jì)算偏差；現(xiàn)有國內(nèi)外的蒙卡 軟件一般采用用戶手動(dòng)設(shè)置非活躍代代數(shù)，這種基于用戶經(jīng)驗(yàn)判斷的手動(dòng)設(shè)置非活躍代方 式，容易出現(xiàn)低效率計(jì)算現(xiàn)象，甚至?xí)斐捎?jì)算誤差；對(duì)于收斂較快的測(cè)試?yán)}，設(shè)置非活 躍代代數(shù)過多會(huì)造成計(jì)算時(shí)間的浪費(fèi)；對(duì)于收斂較慢的測(cè)試?yán)}，設(shè)置非活躍代代數(shù)過少 會(huì)導(dǎo)致有效增值因子keff計(jì)算偏差。
[0003] 香農(nóng)熵是一種后驗(yàn)的源收斂診斷方法，國內(nèi)外的學(xué)者研究認(rèn)為香農(nóng)熵收斂趨勢(shì)用 來判斷裂變?cè)捶植际諗?。在國?nèi)的發(fā)展而言，清華大學(xué)工程物理系發(fā)開的RMC軟件中開發(fā) 實(shí)現(xiàn)了香農(nóng)熵統(tǒng)計(jì)功能，定性地反映裂變?cè)捶植嫉氖諗口厔?shì)，幫助用戶選擇合理的非活躍 代代數(shù)。在現(xiàn)有的蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算中，雖然在設(shè)置非活躍代代數(shù)時(shí)，參考 了香農(nóng)熵曲線的變化趨勢(shì)，但還是需要手動(dòng)設(shè)置非活躍代代數(shù)，本發(fā)明提出一種基于蒙特 卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的手動(dòng)設(shè)置非活躍代代數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)具體 例題收斂情況自動(dòng)判斷收斂情況，并智能化的跳轉(zhuǎn)到活躍代計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明技術(shù)解決問題：完善了現(xiàn)有蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)中用戶 手動(dòng)設(shè)置非活躍代代數(shù)的不足，提出一種基于蒙特卡羅裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，系統(tǒng)收 斂后自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到活躍代中子數(shù)，使得臨界計(jì)算智能化，具備自動(dòng)化程度高，可重用性強(qiáng)，可 擴(kuò)展性優(yōu)良等特點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種基于蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，主要包 括網(wǎng)格數(shù)值分析模塊、香農(nóng)熵值計(jì)算模塊和香農(nóng)熵值評(píng)價(jià)模塊，其中：
[0006] 網(wǎng)格數(shù)值分析模塊：解析用戶在輸入文件中填寫的網(wǎng)格劃分信息，是香農(nóng)熵值計(jì) 算模塊的前期準(zhǔn)備；
[0007] 香農(nóng)熵值計(jì)算模塊：根據(jù)香農(nóng)熵計(jì)算公式，計(jì)算每代的香農(nóng)熵值，是香農(nóng)熵值評(píng)價(jià) 模塊的重要基礎(chǔ)；
[0008] 香農(nóng)熵的計(jì)算公式是：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于：在每代反應(yīng)堆有效 增殖因子keff計(jì)算時(shí)，同時(shí)計(jì)算香農(nóng)賭值，當(dāng)香農(nóng)賭曲線趨于收斂時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到活 躍代計(jì)算，無需像傳統(tǒng)裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)一樣手動(dòng)設(shè)置非活躍代； 所述系統(tǒng)包括網(wǎng)格數(shù)值分析模塊、香農(nóng)賭值計(jì)算模塊和香農(nóng)賭值評(píng)價(jià)模塊，其中： 網(wǎng)格數(shù)值分析模塊：解析用戶在輸入文件中填寫的網(wǎng)格劃分信息，是香農(nóng)賭值計(jì)算模 塊的前期準(zhǔn)備； 香農(nóng)賭值計(jì)算模塊：根據(jù)香農(nóng)賭計(jì)算公式，計(jì)算每代的香農(nóng)賭值，是香農(nóng)賭值評(píng)價(jià)模塊 的重要基礎(chǔ)； 香農(nóng)賭的計(jì)算公式是：
其中，山。為香農(nóng)賭值，N表示劃分的網(wǎng)格數(shù)，Pj表示第J個(gè)網(wǎng)格中的裂變?cè)磦€(gè)數(shù)占總 個(gè)數(shù)的比例，香農(nóng)賭值收斂狀態(tài)表示裂變?cè)捶植嫉氖諗繝顩r； 香農(nóng)賭值評(píng)價(jià)模塊：通過對(duì)香農(nóng)賭曲線進(jìn)行擬合修正，定量給出系統(tǒng)源收斂所需代數(shù)， 并在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)調(diào)整非活躍代代數(shù)，用戶無需手動(dòng)輸入非活躍代代數(shù)就能高效計(jì)算有效 增殖因子keff。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，其特征在 于；所述香農(nóng)賭值評(píng)價(jià)模塊具體實(shí)現(xiàn)如下： 步驟一：對(duì)W代數(shù)為橫坐標(biāo)，香農(nóng)賭值為縱坐標(biāo)的香農(nóng)賭曲線，進(jìn)行最小二乘法擬合， 采用數(shù)學(xué)方法使得香農(nóng)賭曲線光滑； 令yi= Se(x 1)，其中，Xi為臨界計(jì)算的代數(shù)，y i為第X i代對(duì)應(yīng)的香農(nóng)賭值，求一個(gè)函 數(shù) y = Se*(x)與數(shù)據(jù){(X。y;)，Xi= 1，2, 3, . . .，n}擬合，若記誤差 5 1= Se i = 1，2, 3,. . .，n，使誤差平方和最小：
步驟二；采用數(shù)學(xué)方法中的收斂條件，判斷數(shù)值修正后的香農(nóng)賭值的收斂狀況；其中： 判讀香農(nóng)賭收斂的代數(shù)為k代，需同時(shí)滿足如下3個(gè)條件： (1) 當(dāng)k代時(shí)，香農(nóng)賭值滿足如下：
其中，Ssk表示第k代修正后的香農(nóng)賭值，e為無窮小，Sew表示第k+1代修正后的香 農(nóng)賭值； (2) 對(duì)于任意大于k的整數(shù)S代，均滿足：
其中，Se,表示第S代修正后的香農(nóng)賭值，e為無窮小數(shù)，Sew表示第S+1代修正后的 香農(nóng)賭值；

(3)對(duì)于任意小于k的整數(shù)p代，不能同時(shí)滿足：
其中，S為任意大于k的整數(shù)，Sep表示第P代修正后的香農(nóng)賭值，Se P+1表示第P+1代 修正后的香農(nóng)賭值，Sep4_k表示第p+s-k代修正后的香農(nóng)賭值，Se 表示第P+S - k+1代 修正后的香農(nóng)賭值；e為無窮小數(shù)， 步驟H ;由于步驟二已經(jīng)判斷香農(nóng)賭的收斂代數(shù)為k代，將香農(nóng)賭值的收斂情況作為 源分布收斂的判斷依據(jù)，則在步驟H系統(tǒng)輸出源收斂的代數(shù)為k值，并設(shè)置非活躍代代數(shù) 為k，系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到活躍代代數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算系統(tǒng)，包括：網(wǎng)格數(shù)值分析模塊、香農(nóng)熵值計(jì)算模塊和香農(nóng)熵值評(píng)價(jià)模塊；首先解析用戶在輸入文件中填寫的網(wǎng)格劃分信息，接著根據(jù)香農(nóng)熵計(jì)算公式，計(jì)算每代的香農(nóng)熵值，通過對(duì)香農(nóng)熵曲線進(jìn)行數(shù)值修正，定量給出系統(tǒng)源收斂所需代數(shù)，并在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)調(diào)整非活躍代代數(shù)；其中，香農(nóng)熵值評(píng)價(jià)模塊根據(jù)最小二乘法擬合香農(nóng)熵曲線，并對(duì)修正后的香農(nóng)熵值根據(jù)收斂條件判斷收斂所需要的代數(shù)，然后設(shè)置系統(tǒng)的非活躍代代數(shù)。本發(fā)明改變了傳統(tǒng)裂變反應(yīng)堆臨界系統(tǒng)需要用戶手動(dòng)設(shè)置非活躍代代數(shù)的限制，提高了蒙特卡羅方法裂變反應(yīng)堆臨界計(jì)算效率。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104598756
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510067731
【發(fā)明人】嚴(yán)雅雯, 鄭華慶, 宋婧, 郝麗娟, 吳宜燦
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日