Monte Carlo输运程序自动建模方法研究.pdf

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1、第３３卷第３期核科学与工程Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．３２０１３年９月ＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｅｐ．２０１３蒙特卡罗输运程序ＦＬＵＫＡ自动建模方法研究王电喜１，２，胡丽琴１，２，王国忠１，２，赵子甲１，２，聂凡智１，２，龙鹏程２，吴宜灿１，２，ＦＤＳ团队（１．中国科学技术大学，安徽合肥２３００２７；２．中国科学院核能安全技术研究所，安徽合肥２３００３１）摘要：ＦＬＵＫＡ是一种应用广泛的综合性蒙特卡罗粒子输运计算程序，使用其进行核装置的输运计算分析时需要建立装置的几何模型。传统的手工建模方式耗时费力且容易

2、出错。本文发展了一种基于计算机辅助设计（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ，ＣＡＤ）技术的ＦＬＵＫＡ自动建模方法，能够把通用ＣＡＤ几何模型转换为ＦＬＵＫＡ输入文件格式的几何模型，并基于ＦＤＳ团队研发的核与辐射输运自动建模软件ＭＣＡＭ，实现了该方法。测试结果初步验证了该自动建模方法的正确性。关键词：蒙特卡罗；ＦＬＵＫＡ；自动建模；计算机辅助设计中图分类号：ＴＬ３７１文献标志码：Ａ文章编号：０２５８－０９１８（２０１３）０３－０２６９－０５Ｒ＆ＤｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｃＭｏｄｅｌｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＭｏｎｔｅＣａｒｌｏＣｏ

3、ｄｅｓＦＬＵＫＡ１，２，ＨＵＬｉ－ｑｉｎ１，２，＊，ＷＡＮＧＧｕｏ－ｚｈｏｎｇ１，２，ＺＨＡＯＺｉ－ｊｉａ１，２，ＷＡＮＧＤｉａｎ－ｘｉ１，２，ＬＯＮＧＰｅｎｇ－ｃｈｅｎｇ２，ＷＵＹｉ－ｃａｎ１，２，ＦＤＳＴｅａｍＮＩＥＦａｎ－ｚｈｉ（１．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，ＨｅｆｅｉｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖ．２３００２７，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒＥｎｅｒｇｙＳａｆｅｔｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＨｅｆｅｉｏｆＡ

4、ｎｈｕｉＰｒｏｖ．２３００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦＬＵＫＡｉｓａｆｕｌｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｐｈｙｓｉｃｓＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐａｃｋａｇｅ．Ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｃｒｅａｔｅｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌｓｂｅｆｏｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｉｓｔｉｍｅ－ｃｏｎｓｕｍｉｎｇａｎｄｅｒｒｏｒ－ｐｒｏｎｅｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌｓｍａｎｕａｌｌｙ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇ

5、ｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｃｏｎｖｅｒｔｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎ（ＣＡＤ）ｇｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌｓｉｎｔｏＦＬＵＫＡｍｏｄｅｌｓ．ＴｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｗａｓｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｏＣＡＤ／ｉｍａｇｅ－ｂａｓｅｄａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｆｏｒｎｕｃｌｅａｒａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ（ＭＣＡＭ）．Ｉｔｓｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｈａｓｂｅｅｎｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｏｎｔｅＣａｒ

6、ｌｏ；ＦＬＵＫＡ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎ［１］ＦＬＵＫＡ是由欧洲核子中心（ＣＥＲＮ）和用于计算粒子输运以及物理事件相互作用问题意大利国家核物理研究院（ＩＮＦＮ）共同研发的的蒙特卡罗程序，在高能物理等诸多领域获得收稿日期：２０１３－０３－１２；修回日期：２０１３－０４－１２基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（ＸＤＡ０３０４００００）作者简介：王电喜（１９８６—），男，河南人，硕士研究生，主要从事数字仿真与可视化研究工作２６９了广泛的应用。通过ＦＬＵＫＡ进行粒子输运ＦＬＵＫ

7、Ａ几何模型采用组合几何［１８］计算时，需要首先建立装置的几何模型。目前，（ＣｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌＧｅｏｍｅｔｒｙ，ＣＧ）表示法。ＣＧＦＬＵＫＡ的建模方式主要有两种：一种是手工表示法是利用基本几何体素，通过一系列布尔书写文本文件，耗时费力且容易出错；另一种则运算来构造复杂三维实体的方法。基本体素形［２］是依赖辅助建模软件，常用的有Ｆｌａｉｒ和状比较规则，因此其数据结构简单，容易表达，［３］ＳｉｍｐｌｅＧｅｏ。这两个软件均由ＣＥＲＮ研发。且需要的存储空间较小。另外，ＣＧ表示法对Ｆｌａｉｒ是ＦＬＵＫＡ的高级用户接口，简化了物体几

8、何形状的描述精确、严格，可建立较准确ＦＬＵＫＡ的手工建模过程，并将建模结果可视的数学模型。ＣＧ表示法在粒子输运计算程序化，提高了建模的效率和准确性；但不具备界面中有较多的应用。［１８］交互功能，模型修改依然只能通过几何卡的编ＦＬＵＫＡ中的基本体素可分为三类：第辑来实现。Ｓｉｍ