Von Experten begutachtete Arbeiten über die Entwicklung von TopMC 1.0 für nukleartechnische Anwendungen, die multifunktionale neutronische Berechnungsmethode, die es für das Nukleardesign und die Strahlensicherheitsbewertung implementiert, und SuperMC – das CAD-basierte Monte-Carlo-Programm für die integrierte Simulation nuklearer Systeme, aus dem TopMC hervorgegangen ist. Veröffentlicht in EPJ Nuclear Sciences & Technologies, Fusion Science & Technology und Annals of Nuclear Energy.
Referenzen
- Development of TopMC 1.0 for nuclear technology applications[J]. EPJ Nuclear Sciences & Technologies, 2025, 11. DOI:10.1051/epjn/2024033
- Multifunctional Neutronics Calculation Methodology and Program for Nuclear Design and Radiation Safety Evaluation[J]. Fusion Science & Technology, 2018: 1–9. DOI:10.1080/15361055.2018.1475162
- CAD-based Monte Carlo program for integrated simulation of nuclear system SuperMC[J]. Annals of Nuclear Energy, 2015. DOI:10.1016/j.anucene.2014.08.058
Veröffentlichungen
Development of TopMC 1.0 for nuclear technology applications
Entwicklung von TopMC 1.0 für nukleartechnische Anwendungen
Development of TopMC 1.0 for nuclear technology applications[J]. EPJ Nuclear Sciences & Technologies, 2025, 11.
Kurzfassung
Der Partikeltransport spielt bei nukleartechnischen Anwendungen eine wichtige Rolle. Als verallgemeinerte Methodik wird Monte Carlo häufig für den Partikeltransport eingesetzt. Wir untersuchten mehrere Hauptschwierigkeiten auf diesem Gebiet und befassten uns dabei insbesondere mit Aspekten wie Voxelmodellierung, gekoppeltem Photon-Elektronen-Transport und fortschrittlichen Methoden zur Pulshöhenzählung. Wir haben einige wesentliche Technologien entwickelt, um die Fähigkeiten des Multifunktionsprogramms für Neutronikberechnung, Nukleardesign und Sicherheitsbewertung (TopMC) zu verbessern. In diesem Beitrag werden die Fortschritte in der Forschung und Entwicklung von TopMC vorgestellt, einschließlich der Erstellung eines Voxelmodells auf der Grundlage medizinischer Bilddaten und einer Methode zur schnellen Partikelverfolgung, eines Elektronentransportmechanismus, der auf dem Ansatz der kondensierten Geschichte basiert, und einer Strategie zur Varianzreduzierung zur Verbesserung der Effizienz von Pulshöhenzählungen. Darüber hinaus wurde eine Reihe von Anwendungen im Bereich der Nukleartechnologie zur Validierung und Verifizierung von TopMC genutzt und seine Genauigkeit und Effizienz demonstriert. TopMC kann beim Partikeltransport der Bor-Neutroneneinfangtherapie (BNCT), bei der nuklearen Protokollierung, bei Gammastrahlungs-Detektionssystemen, bei Elektronenbeschleunigern usw. eingesetzt werden.
Multifunctional Neutronics Calculation Methodology and Program for Nuclear Design and Radiation Safety Evaluation
Multifunktionale neutronische Berechnungsmethodik und Programm für Kerndesign und Strahlensicherheitsbewertung
Multifunctional Neutronics Calculation Methodology and Program for Nuclear Design and Radiation Safety Evaluation[J]. Fusion Science & Technology, 2018: 1–9.
Kurzfassung
Fortgeschrittene Kernsysteme wie Fusionssysteme zeichnen sich im Allgemeinen durch große Abmessungen, komplexe Strukturen, eine räumlich heterogene Verteilung von Komponenten und Materialien sowie eine hohe Energie und einen hohen Fluss sowie ein breites und komplexes Energiespektrum von Neutronen aus. Im Vergleich zu herkömmlichen Nuklearsystemen haben diese Merkmale beispiellose Herausforderungen für das Design und die Analyse der Neutronik mit sich gebracht. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat das FDS-Team erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung neutronischer Methoden und des umfassenden Simulationscodes „Super-Multi-Functional Calculation Program for Nuclear Design and Safety Evaluation“ (SuperMC) erzielt. Darüber hinaus hat das FDS-Team den High Intensity D-T Fusion Neutron Generator (HINEG) entwickelt und eine Reihe von Neutronenexperimenten durchgeführt. Basierend auf den entwickelten Methoden, Codes und Anlagen wurde eine Reihe von Fusionsentwürfen und -analysen durchgeführt, darunter der Entwurf von Reaktoren der FDS-Serie sowie die Neutronenanalyse ITER.
CAD-based Monte Carlo program for integrated simulation of nuclear system SuperMC
CAD-basiertes Monte-Carlo-Programm zur integrierten Simulation des Kernsystems SuperMC
CAD-based Monte Carlo program for integrated simulation of nuclear system SuperMC[J]. Annals of Nuclear Energy, 2015.
Kurzfassung
Die Monte-Carlo-Methode (MC) bietet deutliche Vorteile bei der Simulation komplizierter Nuklearsysteme und wird als Routinemethode für die Kernkonstruktion und -analyse in der Zukunft angesehen. Eine hochpräzise Simulation mit der MC-Methode in Verbindung mit der Simulation multiphysikalischer Phänomene hat erhebliche Auswirkungen auf die Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit nuklearer Systeme. Allerdings verhindern große Herausforderungen an aktuelle MC-Methoden und -Codes ihre Anwendung in realen Ingenieurprojekten. SuperMC, entwickelt vom FDS-Team in China, ist ein CAD-basiertes Monte-Carlo-Programm zur integrierten Simulation nuklearer Systeme unter Verwendung hybrider MC- und deterministischer Methoden sowie fortschrittlicher Computertechnologien. Das Designziel, die Architektur und die Hauptmethodik von SuperMC werden in diesem Artikel vorgestellt. SuperMC2.1, die neueste Version, kann Neutronen-, Photonen- und gekoppelte Neutronen- und Photonentransportberechnungen, Geometrie- und Physikmodellierungen sowie Ergebnisse und Prozessvisualisierungen durchführen. Es wurde mithilfe einer Reihe von Benchmarking-Fällen wie dem Fusionsreaktormodell ITER und dem Schnellreaktormodell BN-600 entwickelt und verifiziert. SuperMC befindet sich noch in der Entwicklung hin zu einem allgemeinen und routinemäßigen Werkzeug für die Simulation nuklearer Systeme.