[發明專利]一種基于蒙特卡羅計算的反應堆堆芯迭代設計系統

有效

• 申請號: 201410625030.1
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104298836A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 甘佺;俞盛朋;程夢云;汪冬;吳宜燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

1.一種基于蒙特卡羅計算的反應堆堆芯迭代設計系統，其特征在于：包括核心轉換模塊、參數控制模塊、計算模型解析模塊和可視化交互模塊；

核心轉換模塊，構建一套滿足反應堆堆芯設計參數體系，適用于反應堆堆芯部件存在多層幾何嵌套填充的特點，邏輯上為一種樹形結構，本發明中統稱為參數樹，基于此參數樹核心轉換模塊完成三維CAD模型和蒙特卡羅計算程序輸入模型的生成和相互轉換；所述參數控制模塊與計算模型解析模塊所提供參數全部輸入到核心轉換模塊中，由核心轉換模塊構建參數樹，可視化交互模塊從核心轉換模塊中提取參數樹，基于參數樹，可視化交互模塊對模型進行三維渲染，而參數控制模塊能夠繼續對界面中渲染出的三維模型進行修改操作，修改操作產生的新的參數會傳遞給核心轉換模塊，核心轉換模塊負責完成對參數樹的修改，在整個過程中核心轉換模塊隨時能夠將參數樹中的信息轉換成蒙特卡羅計算程序輸入文件，蒙特卡羅計算程序輸入文件用于基于蒙特卡羅方法的輸運計算，得到堆芯的關鍵物理量，評價設計是否滿足要求；

參數控制模塊，實現通過系統提供修改操作和通過系統界面提供對話框輸入新的參數來構建、修改和控制堆芯的模型，并將所有參數輸入到核心轉換模塊；

計算模型解析模塊，自動識別、檢測和拆分用戶已有的反應堆堆芯蒙特卡羅計算模型，最終得到堆芯各部件具體參數，將參數輸入到核心轉換模塊之中；

可視化交互模塊，渲染出通過核心轉換模塊構建好的計算機三維CAD模型，讓用戶實時對模型的設計狀態可見，該模塊從轉換核心模塊參數樹中獲取不同部件填充關系，根據此種填充關系構建可視化分段渲染樹結構，實時渲染處于樹結構中不同層級的分段，關閉不需要顯示的分段。

2.根據權利要求1所述一種基于蒙特卡羅計算的反應堆堆芯迭代設計系統，其特征在于：所述核心轉換模塊具體實現過程為：

(1)獲取參數控制模塊和計算模型解析模塊參數，如果獲取參數來源于參數控制模塊判定參數樹是否為空，如果不為空，說明已經存在上一代參數樹，則通過界面上存在限定約束關系直接找到新的參數對應節點，在此節點中替換對應舊參數，完成對上一代參數樹的更新；如果為空，則根據界面上存在的約束關系直接到步驟(5)；如果獲取參數來源于是計算模型解析模塊，轉至步驟(2)，(3)，(4)；

(2)構建參數子樹，參數子樹中包含蒙特卡羅計算模型中限定的一組柵元集合，選此集合的標號為根節點，集合內部的所有柵元為葉子節點，集合內部的單個柵元成為葉子柵元，遍歷所有葉子柵元，如果解析得到葉子柵元仍然被另一個柵元集合填充，則將填充此葉子柵元所使用的柵元集合的標號作為此葉子柵元的再下一層子節點，從而完成單棵參數子樹構建；

(3)合并參數子樹，通過各參數子樹中根節點和最下層葉子節點信息，就能講所有子樹鏈接起來，構建成一顆完整參數樹；

(4)歸并參數樹，由于蒙特卡羅計算模型中柵元中幾何有多個半空間面組成，幾何信息分散零碎，遍歷參數樹，歸并參數樹節點，合并零碎的半空間面，組合成更加完整幾何；

(5)完成最終參數樹構建，基于此參數樹，根據部件之間的包含關系劃分出對應的層級屬性；

(6)遍歷參數樹中的信息，通過幾何信息構造三維幾何實體，輸入到可視化模塊進行渲染；

(7)遍歷參數樹中的信息，通過參數樹中劃分的層級屬性，按層級的描述堆芯的每個柵元，包括幾何描述和其他物理描述，最終輸出保留了層級關系的蒙特卡羅計算模型，用以導入蒙特卡羅計算程序進行計算。

3.根據權利要求1所述一種基于蒙特卡羅計算的反應堆堆芯迭代設計系統，其特征在于：所述參數控制模塊具體實現過程為：

(1)通過撲捉用戶在系統界面操作，獲取用戶輸入參數和操作信息，構建堆芯各組件幾何，進一步細化堆芯組件內部燃料棒陣列，改變組件和組件內部元件的陣列規則，改變控制棒位置，改變控制棒插入狀態，燃料棒軸向生長，燃料棒徑向膨脹和改變各部分幾何對應物理屬性；

(2)從核心轉換模塊中獲取已有參數樹，如果參數樹為空，則按照用戶輸入參數和操作信息自動構建參數樹；

(3)如果參數樹不為空，則將用戶新輸入的控制參數和操作產生的結果反饋進參數樹之中，并繼續保存在核心轉換模塊。