[發明專利]使用并行3-D輻射輸運代碼的反應堆劑量測定應用

有效

• 申請號: 200880116643.5
• 申請日: 2008-09-25
• 公開（公告）號: CN101861609A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: G·郎格尼
• 申請（專利權）人: 西屋電氣有限責任公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李渤

相關申請的交叉引用

該臨時專利申請要求2007年9月27日提交的美國臨時專利申請60/975,525號的優先權。

技術領域

本發明一般地涉及輻射場分布的計算，并且在預測對核反應堆腔和內部部件的中子劑量測定響應(neutron-dosimetry?response)中特別有用。

背景技術

可以使用各種方法來獲得對于中子和伽馬輻射輸運應用的線性玻爾茲曼方程(LBE)的數值解。離散縱標法(S_N)是一種特別用于核工程領域的這樣的方法。S_N方程的數值解通過相空間(即，角度域、空間域和能量域)的并發離散化(concurrent?discretization)來獲得。相空間的并發離散化導致S_N方程中的大量未知量，因此，需要大量計算資源來解決該問題。

對于大的3-D中子和伽馬輸運應用，使用S_N方程來產生LBE的數值解所需要的主存儲器可能超過典型的單處理器工作站的當前計算能力。例如，針對特征為接近150萬空間網格(spatial?mesh)、S₈求積組(quadrature?set)、散射核的P₃展開以及47-中子能群(energy?group)的典型2-環路壓水反應堆(PWR)的完全3-D中子輸運問題的求解能夠導致接近45G字節的主存儲器需求。所需的大量計算資源可能阻礙使用單處理器工作站來求解這樣的問題。

期望通過開發對S_N方程的新的求解算法以利用多處理器計算體系結構(即分布式存儲器體系結構)的優勢來克服這些困難。例如，期望構造經由網絡中樞(network?backbone)鏈接在一起的多個物理上獨立的工作站，以建立通常稱為集群計算環境的計算環境。這種計算平臺近些年來已經獲得了廣泛的應用，特別是在科學計算和大規模數值模擬領域。然而，有必要設計專用的算法，以便開發集群環境的能力。

因此，在S_N方程的求解算法的集合中存在進行改進以利用多處理器計算體系結構的優勢的空間。對于諸如中子和伽馬輻射場分布的輻射場分布的計算，獲得LBE的數值解的方法還存在改進空間。此外，以準確和高效的方式預測對核反應堆中應用的劑量測定響應的方法存在改進空間。

發明內容

一種用于計算輻射場分布的方法，包括：應用3-D輻射輸運計算機代碼，所述代碼包括包含從由角度域和空間域組成的組中選擇的域的域分解算法，其中，所述域在多處理器計算機體系結構上被獨立地分配及處理。

一種用于計算輻射場分布的計算機程序。該程序包括代碼段，該代碼段在被執行時將角度域和空間域劃分(partition)為子集，獨立地分配各子集，并在多處理器體系結構上處理各子集。

附圖說明

圖1a示出2-環路PWR的3-D輸運模型的幾何構造和材料分布；圖1b示出2-環路PWR的在z＝0.0處的x-y平面上的該模型的2-D部分。

圖2示出使用定向θ加權(Directional?Theta?Weighted)自適應差分方案計算的劑量測定數據的測量值與計算值(M/C)比率。

圖3a、圖3b和圖3c示出具有校正厚度的校正反應堆壓力容器與堆芯(core)頂位置(3a)、堆芯中平面(mid-plane)位置(3b)以及堆芯底位置(3c)的未校正厚度相比的M/C比率。

圖4示出針對一系列處理器(例如，多達20個處理器)使用不同的域分解策略獲得的增速。

圖5示出本發明實施例的流程圖，其中，實現3-D輻射輸運計算機程序，以產生輻射場分布。

具體實施方式

本發明涉及系統的輻射場分布的計算方法。輻射場可以包括中子和伽馬輻射。在本發明的一方面中，可以計算核反應堆腔中的容器外中子劑量測定響應。核反應堆的種類不受限制，且可以包括本領域中已知的各種商業設計。合適的反應堆可以包括但不限于：壓水反應堆(PWR)和沸水反應堆(BWR)。為了說明簡便，將參考2-環路商業PWR來說明本發明的該方面。在PWR的設計和操作中使用產生劑量測定響應的PWR的計算機建模。