Documenti sottoposti a revisione paritaria sullo sviluppo di TopMC 1.0 per applicazioni di tecnologia nucleare, sulla metodologia di calcolo neutronico multifunzionale che implementa per la progettazione nucleare e la valutazione della sicurezza dalle radiazioni e SuperMC: il programma Monte Carlo basato su CAD per la simulazione del sistema nucleare integrato da cui è nato TopMC. Pubblicato in EPJ Scienze e tecnologie nucleari, Scienza e tecnologia della fusione e Annali dell'energia nucleare.
Riferimenti
- 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
Pubblicazioni
Development of TopMC 1.0 for nuclear technology applications
Sviluppo di TopMC 1.0 per applicazioni di tecnologia nucleare
Development of TopMC 1.0 for nuclear technology applications[J]. EPJ Nuclear Sciences & Technologies, 2025, 11.
Abstract
Il trasporto delle particelle svolge un ruolo importante nelle applicazioni della tecnologia nucleare. Come metodologia generalizzata, Monte Carlo è ampiamente utilizzata per il trasporto di particelle. Abbiamo studiato diverse difficoltà chiave sul campo, affrontando in particolare aspetti come la modellazione dei voxel, il trasporto accoppiato fotone-elettrone e le metodologie avanzate di conteggio dell'altezza degli impulsi. Abbiamo sviluppato alcune tecnologie essenziali per migliorare le capacità del Programma multifunzionale per il calcolo neutronico, la progettazione nucleare e la valutazione della sicurezza (TopMC). Questo contributo presenta i progressi nella ricerca e sviluppo di TopMC, inclusa la creazione del modello voxel basato su dati di immagini mediche e un metodo di tracciamento rapido delle particelle, un meccanismo di trasporto degli elettroni basato sull'approccio della storia condensata e una strategia di riduzione della varianza per migliorare l'efficienza dei conteggi dell'altezza dell'impulso. Inoltre, una serie di applicazioni nel campo della tecnologia nucleare sono state utilizzate per validare e verificare TopMC, dimostrandone l'accuratezza e l'efficienza. TopMC può essere applicato nel trasporto di particelle della terapia a cattura di neutroni con boro (BNCT), registrazione nucleare, sistemi di rilevamento di radiazioni gamma, acceleratori di elettroni, ecc.
Multifunctional Neutronics Calculation Methodology and Program for Nuclear Design and Radiation Safety Evaluation
Metodologia e programma di calcolo della neutronica multifunzionale per la progettazione nucleare e la valutazione della sicurezza dalle radiazioni
Multifunctional Neutronics Calculation Methodology and Program for Nuclear Design and Radiation Safety Evaluation[J]. Fusion Science & Technology, 2018: 1–9.
Abstract
I sistemi nucleari avanzati, come i sistemi di fusione, generalmente hanno caratteristiche di grandi dimensioni, strutture complesse, distribuzione spazialmente eterogenea di componenti e materiali, alta energia e alto flusso, nonché un ampio e complesso spettro energetico di neutroni. Rispetto ai sistemi nucleari tradizionali, queste caratteristiche hanno comportato sfide senza precedenti per la progettazione e l’analisi della neutronica. Per affrontare queste sfide, il team di FDS ha compiuto progressi significativi nello sviluppo di metodi neutronici e del codice di simulazione completo Programma di calcolo super multifunzionale per la progettazione nucleare e la valutazione della sicurezza (SuperMC). Inoltre, il team FDS ha sviluppato il generatore di neutroni a fusione D-T ad alta intensità (HINEG) e ha eseguito una serie di esperimenti di neutronica. Sulla base dei metodi, dei codici e delle strutture sviluppati, è stata effettuata una serie di progetti e analisi di fusione, inclusa la progettazione dei reattori della serie FDS e l'analisi neutronica ITER.
CAD-based Monte Carlo program for integrated simulation of nuclear system SuperMC
Programma Monte Carlo basato su CAD per la simulazione integrata del sistema nucleare SuperMC
CAD-based Monte Carlo program for integrated simulation of nuclear system SuperMC[J]. Annals of Nuclear Energy, 2015.
Abstract
Il metodo Monte Carlo (MC) presenta vantaggi distinti per simulare sistemi nucleari complicati ed è previsto come metodo di routine per la progettazione e l'analisi nucleare in futuro. La simulazione ad alta fedeltà con il metodo MC abbinata alla simulazione di fenomeni multifisici ha un impatto significativo sulla sicurezza, l'economia e la sostenibilità dei sistemi nucleari. Tuttavia, le grandi sfide agli attuali metodi e codici MC ne impediscono l’applicazione in progetti di ingegneria reali. SuperMC, sviluppato dal team FDS in Cina, è un programma Monte Carlo basato su CAD per la simulazione integrata di sistemi nucleari utilizzando metodi MC ibridi e deterministici e tecnologie informatiche avanzate. L'obiettivo di progettazione, l'architettura e la metodologia principale di SuperMC sono presentati in questo documento. SuperMC2.1, l'ultima versione, può eseguire calcoli sul trasporto di neutroni, fotoni e neutroni e fotoni accoppiati, modellazione geometrica e fisica, risultati e visualizzazione dei processi. È stato sviluppato e verificato utilizzando una serie di casi di benchmarking come il modello del reattore a fusione ITER e il modello del reattore veloce BN-600. SuperMC è ancora nel suo processo di evoluzione verso uno strumento generale e di routine per la simulazione di sistemi nucleari.