一种基于蒙特卡罗计算的反应堆堆芯迭代设计系统

摘要

本发明是一种用在反应堆设计中，用以进行堆芯部件设计的建模系统，本系统通过分析裂变堆芯几何特殊性，包含大量重复构造的几何，通过构建参数自动创建裂变堆堆芯的CAD工程模型和蒙特卡罗计算模型，而蒙特卡罗计算模型是辐射输运蒙特卡罗计算程序的输入，得到此模型后就能计算出反应堆堆芯的关键物理量。通过不断对计算结果中物理参数的评价，此发明可以用来对裂变堆芯模型的设计方案进行反复迭代修改，直至形成用户满意堆芯方案。此发明意义在于避免人手工编写蒙特卡罗计算程序输入文件的繁琐性，使整个建模过程变得极其直观，极大降低出错的概率，加快堆芯的设计时间。

主权项

一种基于蒙特卡罗计算的反应堆堆芯迭代设计系统，其特征在于：包括核心转换模块、参数控制模块、计算模型解析模块和可视化交互模块；核心转换模块，构建一套满足反应堆堆芯设计参数体系，适用于反应堆堆芯部件存在多层几何嵌套填充的特点，逻辑上为一种树形结构，本发明中统称为参数树，基于此参数树核心转换模块完成三维CAD模型和蒙特卡罗计算程序输入模型的生成和相互转换；所述参数控制模块与计算模型解析模块所提供参数全部输入到核心转换模块中，由核心转换模块构建参数树，可视化交互模块从核心转换模块中提取参数树，基于参数树，可视化交互模块对模型进行三维渲染，而参数控制模块能够继续对界面中渲染出的三维模型进行修改操作，修改操作产生的新的参数会传递给核心转换模块，核心转换模块负责完成对参数树的修改，在整个过程中核心转换模块随时能够将参数树中的信息转换成蒙特卡罗计算程序输入文件，蒙特卡罗计算程序输入文件用于基于蒙特卡罗方法的输运计算，得到堆芯的关键物理量，评价设计是否满足要求；参数控制模块，实现通过系统提供修改操作和通过系统界面提供对话框输入新的参数来构建、修改和控制堆芯的模型，并将所有参数输入到核心转换模块；计算模型解析模块，自动识别、检测和拆分用户已有的反应堆堆芯蒙特卡罗计算模型，最终得到堆芯各部件具体参数，将参数输入到核心转换模块之中；可视化交互模块，渲染出通过核心转换模块构建好的计算机三维CAD模型，让用户实时对模型的设计状态可见，该模块从转换核心模块参数树中获取不同部件填充关系，根据此种填充关系构建可视化分段渲染树结构，实时渲染处于树结构中不同层级的分段，关闭不需要显示的分段；所述计算模型解析模块具体实现过程为：(1)用户导入已有的蒙特卡罗计算模型；(2)按照蒙特卡罗算模型语法规则，进行解析，得到蒙特卡罗计算模型中每一个栅元的参数，栅元中包含几何信息与物理信息；(3)遍历获取的栅元，解析栅元所属集合和栅元是否被其它栅元所填充；(4)将所有解析参数输入到核心转换模块中继续处理。