产品·概述

全过程中子学计算,在一个程序中

中子学计算、核设计和安全评估多功能程序(TopMC,SuperMC的更新和扩展版本)是一款大型核设计软件,由FDS团队开发了40多年。 TopMC以辐射输运计算为核心,支持燃耗、辐射源项/剂量/生物危害、材料活化和嬗变等全过程中子学计算。

具有高效、高保真的多物理计算、精确建模、可视化分析和虚拟仿真、智能核设计和安全评估等特点。 TopMC可用于核能系统的设计和安全评估,以及核技术应用领域。

TopMC已广泛应用于90多个国家的1000多家能源、医疗、工业领域的知名核相关机构。相关方法和技术荣获国家自然科学奖、欧洲聚变研究创新奖等。

TopMC 架构:几何和物理的自动建模、辐射输运内核以及耗尽、活化和源项,提供可视化分析和虚拟模拟
TopMC 架构
  • 被 ITER 选为参考程序
  • 通过英国通用设计评估(GDA)
  • 于 OECD/NEA 和 RIST/NCC 发售
  • 国家自然科学奖
  • 欧洲聚变研究创新奖

产品 · 版本

三个版本,同一个输运内核

通用中子学程序、放射治疗剂量计算引擎以及人工智能驱动的核设计。

TopMC 1.1

已发布

SuperMC 的更新和扩展版本

更强大的功能、更多的应用领域、更专业的服务。

更强大的功能

  • 带电粒子输运:电子、质子、离子等。
  • 高效分析:脉冲高度计数加上方差减少等。
  • 人工智能深度融合:智能建模、智能计算、智能分析、智能核设计等。
  • 多场景解决方案:中子测井、射线照相、加速器、核电等。

更多应用领域

  • 延伸至核技术应用:核探测和加速器的设计与应用、辐射处理和核医学的剂量估算等。

更专业的服务

  • 规范、专业的服务:售前技术支持、系统培训和售后服务。
都柏林第 33 届融合技术研讨会全体会议厅,赞助商屏幕上首先显示 FDS 徽标
FDS 是第 33 届融合技术研讨会 (SOFT)(都柏林)的赞助商之一

参考文献 陈S,吴B,董Z,等。开发用于核技术应用的TopMC 1.0。 EPJ核科学与技术,2025 年,11。 DOI: 10.1051/epjn/2024033

产品·功能

八个计算模块

四大基本功能涵盖端到端的中子学仿真;四个扩展功能将其与其他物理、人物和事件结合起来。

基本功能中子学模拟

01

辐射输运计算

  • 多粒子:中子、光子、电子等。
  • 灵活的源描述:一般源、关键源、表面源、用户自定义源
  • 物理参数:keff、表面/细胞/网格/探测器通量、能量沉积、反应速率、脉冲高度等。
  • 基于全局权重窗口生成器的自适应方差缩减
  • 高效并行计算:MPI、OpenMP、数据分解并行等。
  • 与温度相关的横截面处理:热与共振,在线/OTF
02

同位素燃耗计算

  • 求解方法:切比雪夫有理逼近法(CRAM)等。
  • 内耦合:步长恒定通量近似(BOS)、预测校正器、改进的半预测校正器(ISPC)等。
03

材料活化和嬗变计算

  • 计算模式:点活化计算、输运-活化耦合计算等。
  • 活化特性:活性、衰变热、生物危害、剂量率、清除指数等。
04

停堆剂量率计算

  • 求解方法:严格两步法 (R2S) 和改进的直接一步法 (D1S)

扩展功能耦合模拟

05

多物理耦合模拟

  • 中子学计算与热工水力学、结构力学等的耦合
06

基于虚拟漫游的器官剂量评估

  • 辐射环境下的检修虚拟漫游
  • 实时评估器官剂量和集体剂量
  • 自动优化工作路径
反应堆上方平台上工作人员的虚拟漫游场景,包含有效剂量率、累积剂量和器官剂量图
07

事故演变模拟

  • 事故演变过程快速预测
  • 放射性核素扩散的全尺寸实时模拟
  • 事故源项的精确反演
  • 智能决策支持

产品·高级功能

是什么让 TopMC 与众不同

01

全功能内耦合中子学计算

强各向异性中子输运

  • 基于粒子密度均匀性的蒙特卡罗输运强各向异性中子输运问题
  • 基于相关采样的扰动分析
  • 混合蒙特卡罗和确定性方法:区域/能量/时间耦合
  • 其他加速方式:均匀裂变源、数据分解并行、源收敛加速、海量记分等。

内耦合全过程计算——输运、燃耗/活化和剂量

  • 工作流程完全自动化,分析更高效
  • 通过内存传输数据进行高精度计算
TopMC 拼贴画:展示并行计算、聚变装置、反应堆模型、放射治疗、托卡马克装置和发电厂的面板旁边的粒子碰撞
跨应用场景的一条计算链
02

复杂不规则几何形状的 CAD/基于图像的精确建模

精准自动建模

  • CAD/图像与蒙特卡罗仿真模型之间的转换,准确描述复杂的不规则几何形状
  • 参数化高保真度(逐棒)全堆建模

综合建模

  • 用于几何、材料、中子学和物理耦合建模的全模型交互式建模
TopMC直接计算
MCNPTRIPOLIGeant4FLUKAPHITS等输入文件生成
带有真空容器、磁铁和端口的托卡马克剖面 CAD 模型
托卡马克装置的 CAD 几何结构
具有颜色编码反应堆模型和源定义对话框的建模界面
交互式建模
03

基于多维度/多风格可视化的数据分析

基于虚拟现实的模拟

  • 辐射环境下的检修虚拟漫游
  • 实时评估器官剂量和集体剂量
  • 自动优化工作路径

数据可视化

  • 多风格数据可视化:表面/体积/等值面渲染等
  • 可视化与几何混合
  • 结果定量分析:点/极值提取、指定区域趋势分析等。
虚拟现实模拟:一名工人在彩色映射辐射场内爬梯子,同时剂量图更新
辐射场虚拟漫游
建筑物地板的剂量率图(以 µSv/h 为单位),从靠近源的红色到更远的蓝色
剂量率图(μSv/h)