基于計(jì)數(shù)輔助樹(shù)的蒙特卡羅粒子輸運(yùn)計(jì)算大規(guī)模計(jì)數(shù)方法

張　澍　郝麗娟　宋　婧　吳　斌　孫光耀

1（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)　核科學(xué)技術(shù)學(xué)院　合肥　230027）2（中國(guó)科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所　中國(guó)科學(xué)院中子輸運(yùn)理論與輻射安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　合肥　230031）

基于計(jì)數(shù)輔助樹(shù)的蒙特卡羅粒子輸運(yùn)計(jì)算大規(guī)模計(jì)數(shù)方法

張澍1,2郝麗娟2宋婧2吳斌2孫光耀2

1（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)核科學(xué)技術(shù)學(xué)院合肥230027）2（中國(guó)科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所中國(guó)科學(xué)院中子輸運(yùn)理論與輻射安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合肥230031）

傳統(tǒng)的蒙特卡羅粒子輸運(yùn)計(jì)算程序在粒子每一步模擬結(jié)束后，通過(guò)遍歷所有計(jì)數(shù)器來(lái)判斷當(dāng)前粒子所在柵元是否需要進(jìn)行計(jì)數(shù)，該過(guò)程耗時(shí)隨計(jì)數(shù)器數(shù)量的增加近似線(xiàn)性增長(zhǎng)，當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)量較大時(shí)，計(jì)數(shù)耗時(shí)遠(yuǎn)高于輸運(yùn)耗時(shí)。本文發(fā)展了一種基于計(jì)數(shù)輔助樹(shù)的大規(guī)模計(jì)數(shù)加速方法，建立了與幾何柵元一一對(duì)應(yīng)的樹(shù)形結(jié)構(gòu)，并在節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)了相應(yīng)柵元的計(jì)數(shù)信息，通過(guò)當(dāng)前粒子所在柵元的幾何信息從樹(shù)中快速讀出對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器。為了驗(yàn)證該方法的有效性，基于Hoogenboom全堆基準(zhǔn)例題測(cè)量了不同計(jì)數(shù)器數(shù)量下的計(jì)算耗時(shí)。測(cè)試結(jié)果顯示本文方法能有效地提高大規(guī)模計(jì)數(shù)問(wèn)題的計(jì)算效率。

蒙特卡羅，粒子輸運(yùn)，計(jì)數(shù)輔助樹(shù)，大規(guī)模計(jì)數(shù)

蒙特卡羅粒子輸運(yùn)方法由于能夠?qū)θ我鈴?fù)雜的三維幾何模型和物理現(xiàn)象進(jìn)行精確的描述和處理，在核能系統(tǒng)核設(shè)計(jì)與輻射安全評(píng)價(jià)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中對(duì)計(jì)算精度要求的提高，包含百萬(wàn)甚至千萬(wàn)量級(jí)計(jì)數(shù)柵元的全堆芯高保真高精細(xì)模擬成為了研究的熱點(diǎn)之一。……