[发明专利]一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统

说明书

技术领域

本发明属于蒙特卡罗裂变反应堆临界计算领域，涉及一种基于蒙特卡罗裂变反应堆临界计算系统，用于自动化的设置临界计算中的非活跃代代数。

背景技术

在蒙特卡罗裂变反应堆临界计算时，反应堆有效增殖因子keff计算中分成活跃代与非活跃代；当系统进入活跃代时，需要进行一定量的非活跃代计算，当裂变源已经收敛后，才进入非活跃代计算，不然会导致有效增殖因子keff计算偏差；现有国内外的蒙卡软件一般采用用户手动设置非活跃代代数，这种基于用户经验判断的手动设置非活跃代方式，容易出现低效率计算现象，甚至会造成计算误差；对于收敛较快的测试例题，设置非活跃代代数过多会造成计算时间的浪费；对于收敛较慢的测试例题，设置非活跃代代数过少会导致有效增值因子keff计算偏差。

香农熵是一种后验的源收敛诊断方法，国内外的学者研究认为香农熵收敛趋势用来判断裂变源分布收敛。在国内的发展而言，清华大学工程物理系发开的RMC软件中开发实现了香农熵统计功能，定性地反映裂变源分布的收敛趋势，帮助用户选择合理的非活跃代代数。在现有的蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算中，虽然在设置非活跃代代数时，参考了香农熵曲线的变化趋势，但还是需要手动设置非活跃代代数，本发明提出一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，改变了传统的手动设置非活跃代代数，系统根据具体例题收敛情况自动判断收敛情况，并智能化的跳转到活跃代计算。

发明内容

本发明技术解决问题：完善了现有蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统中用户手动设置非活跃代代数的不足，提出一种基于蒙特卡罗裂变反应堆临界计算系统，系统收敛后自动跳转到活跃代中子数，使得临界计算智能化，具备自动化程度高，可重用性强，可扩展性优良等特点。

本发明技术解决方案：一种基于蒙特卡罗方法裂变反应堆临界计算系统，主要包括网格数值分析模块、香农熵值计算模块和香农熵值评价模块，其中：

网格数值分析模块：解析用户在输入文件中填写的网格划分信息，是香农熵值计算模块的前期准备；

香农熵值计算模块：根据香农熵计算公式，计算每代的香农熵值，是香农熵值评价模块的重要基础；

香农熵的计算公式是：

Hsrc=-ΣJ=1NPJln2(PJ)]]>

其中,H_src为香农熵值，N表示划分的网格数,P_J表示第J个网格中的裂变源个数占总个数的比例，香农熵值收敛状态表示裂变源分布的收敛状况；

香农熵值评价模块：通过对香农熵曲线进行拟合修正，定量给出系统源收敛所需代数，并在系统内部自动调整非活跃代代数，用户无需手动输入非活跃代代数就能高效计算有效增殖因子keff；香农熵值评价模块中的技术是系统的关键技术。

所述香农熵值评价模块具体实现如下：

步骤一：对以代数为横坐标，香农熵值为纵坐标的香农熵曲线，进行最小二乘法拟合，采用数学方法使得香农熵曲线光滑；

令y_i＝Se(x_i)，其中，x_i为临界计算的代数，y_i为第x_i代对应的香农熵值，求一个函数y＝Se^*(x)与数据{(x_i,y_i)_,x_i＝1,2,3,...,n}拟合，若记误差δ_i＝Se^*(x_i)-y_i,i＝1,2,3,...,n,使误差平方和最小：