中子光子输运物理过程蒙特卡罗处理方法研究

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1、斡《在桌大彥博士学位论文‘‘论文题目中子光子输遂物理过程袭特卡罗处理方法研先孙光耀作者姓名栺科学与技术学科专业”呉金灿教援龙鸩程到研免员导师姓名二〇一四年五刀完成时间博士学位论文中子光子输运物理过程蒙特卡罗处理方法研究作者姓名：孙光耀学科专业：核科学与技术导师姓名：吴宜灿教授龙鹏程副研究员完成时间：二〇一四年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaADissertationforDoctor'sDegreeResearchonPhysicsProcessinginMonteCarloNeutronandPhotonTr

2、ansportAuthor'sName:GuangyaoSunSpeciality:NuclearScienceandTechnologySupervisor:Prof.YicanWuAssociateProf.PengchengLongFinishedtime:May,2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位

3、论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。“开口保密（年）作者签名：导师签名；十於签字日期：签字日期：摘要摘要蒙特卡罗方法能够接近真实地模拟各种粒子在介质中的输运过程，精细的粒子物理过程模拟是粒子输运正确性的

4、基本保障。目前，针对反应堆的蒙特卡罗粒子输运程序往往是针对具体堆型，在粒子类型、物理反应类型、能量范围、物理过程修正等方面不全面，难以同时满足先进反应堆如加速器驱动次临界堆、聚变堆，一般商用反应堆如压水堆、轻水堆等设计与分析的要求。同时，在粒子物理过程模拟中还存在超热中子能量区间共振等问题需要进一步研究。本文围绕上述问题，在系统分析先进反应堆设计需求并研究常用能量范围中子光子与物质相互作用的基础上构建了较完备的中子光子输运物理过程蒙特卡罗方法处理体系，该体系充分考虑了中子光子与物质作用的基本物理过程处理以及常用能量范围内的物理过程修正处理。具体考虑的中子能量范

5、围为，考虑了包括弹性散射、非弹性散射、吸收反应基本物理过程的处理，并对热中子上散射效应、不可分辨共振效应、瞬发中子进行了修正处理。对于超热中子问题本工作进行了深入研究，发展了基于权重修正的多普勒展宽拒绝修正方法进行修正处理。光子的能量范围为，包括康普顿散射、相干散射、光电效应、电子对效应以及光核反应五种物理过程。同时，根据体系中不同的物理过程，对核数据的存储结构进行了优化设计，使核数据查找调用更加灵活方便。本工作基于超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统编程实现了中子、光子、中子光子耦合输运物理过程的处理，并进行系统地验证。选取了一系列基准例题进行程序校验，包括国际临

6、界安全基准评价工程手册中大类问题共道例题，国际中子、光子泄漏率基准实验共计道例题，测试结果证明了中子、光子物理过程处理方法的正确性。采用俄罗斯商用快堆模型对程序进行综合测试，模拟计算结果与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室发展的蒙卡程序结果及相关文献中计算结果吻合良好，表明本文设计实现的中子、光子物理过程的正确性。在系统验证之后，基于本文发展的方法与程序开展了中国聚变工程实验堆的屏蔽设计优化。本文通过优化屏蔽包层材料及厚度进行优化。优化方案的中子学计算结果与计算结果进行比较，进一步显示了本文方法的正确性，并初步说明了其在先进反应堆设计分析方面应用的能力。关键词：蒙特卡

7、罗；中子；光子；物理过程；多普勒展宽拒绝修正本论文工作得到中国科学院战略性先导科技专项（，国家自然科学基金、国家计划资助。ABSTRACTABSTRACTMonteCarlomethodcanbecloselytotherealsimulationofparticletransportprocessesinthemedium，，ABSTRACTAndthen,theshieldingdesignandanalysisofChineseFusionEngineeringTestingReactor(CFETR)wasdevelopedwhichbasedonth

8、emethodandprogramde