一种用于聚变反应堆核分析的自适应子空间分割协同系统技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于聚变反应堆蒙特卡罗计算的自适应子空间迭代分割的协同系统，根据聚变反应堆复杂核装置的特点，由层次几何建模模块与核心转换模块组成；层次几何建模模块发展应用了一种基于自适应子空间迭代分割的建模方法，能够自动识别输入原始模型结构，将整个模型空间划分为带层次化子空间结构的层次化模型，实现了层次子空间之间的协同建模；核心转换模块实现了层次结构几何模型到蒙特卡罗计算模型的自动转换，实现了基于层次结构几何模型的蒙特卡罗计算分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于聚变反应堆核分析的自适应子空间迭代分割的协同系统，应用于基于粒子输运的聚变反应堆核分析的建模过程的多人协同建模中。
技术介绍
高保真数值模拟在核系统设计优化与安全评估中起到越来越重要的作用，例如：先进反应堆的设计、现有反应堆延寿、减少核废料与提高燃料利用率、全过程安全评估等，随着社会对核能安全的关注及新型核能系统的发展，高保真数值模拟的需求的迫切性日益突出。对于核系统的高保真模拟，相比于确定论方法，蒙特卡罗方法(蒙卡)具有处理复杂问题、计算精度高等显著优势。但是一般核能系统，特别是热核聚变反应堆这样的装置，其结构极其复杂，有上万个部件系统，百米级装置内部结构需要精细到毫米级的核装置，其复杂结构无法通过手工方式创建，国际主流的方式是借助成熟的CAD工具，通过自动建模工具实现计算模型的自动生成。但是即使借助CAD建模方法，仍需要投入大量的时间进行CAD端中子学计算建模。例如在国际热核聚变实验装置中，含有300多块屏蔽包层，每个包层需要投入近1人月的人力才能创建出满足中子学精度要求的模型，整个装置需要近400余人月的人力才能完成，这在快速更新迭代的工程设计中是极难接受的，因此必须要进行多人协同分空间区域的建模。目前国际上蒙特卡罗输运计算建模的协同建模普遍是在CAD模型转换得到的文本计算模型的基础上进行空间划分和子模型组合，这种方法的缺陷是不直观，且容易在建模过程中导入新的错误。同时，传统CAD模型无基于空间划分的几何分解建模方案，直接在CAD工具中进行协同建模时，不同区域间容易引入几何干涉的错误，导致建模失败。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种应用于聚变反应堆核分析的自适应子空间迭代分割的协同系统，针对聚变反应堆模块层次化的特点，能够自动生成含层次结构的几何模型，可实现基于该层次几何模型的协同建模，避免以往协同建模不直观、易出错的问题，以实现高效的基于蒙特卡罗计算的核分析。本专利技术技术解决方案要：一种应用于聚变反应堆蒙特卡罗计算的自适应子空间迭代分割的协同系统，包括：层次几何建模模块和核心转换模块；层次几何建模模块，实现CAD几何导入、自适应子空间迭代分割过程、模型协同处理过程、物理参数建模过程以及含层次关系模型的保存过程：其中自适应子空间迭代分割过程包括了模型的子空间几何密度计算和基于几何密度的子空间自动分解两个方法，根据导入的CAD几何，计算模型的子空间几何分布密度，根据密度判断需要分割的子空间并通过基于几何密度的区域自动分解功能将CAD几何空间层次划分为多个子空间，使每个子空间几何密度小于预定值，形成限制底层子空间几何密度的层次几何模型；模型协同处理过程使用限制底层子空间几何密度的层次几何模型进行合理的子空间建模工作分配，实现子空间之间的高效协同几何建模，形成补全几何信息的层次几何模型；在物理参数建模过程中读取补全了几何信息的层次几何模型中的几何体，输入核分析辐射源的源强、粒子类型和能谱分布为几何体赋予蒙特卡罗计算所需源参数，输入实体材料的核素类型、核素比例和密度为几何体赋予蒙特卡罗计算所需材料信息，输入需要统计蒙特卡罗计算结果的区域的尺寸、网格划分情况和统计值类型创建蒙特卡罗计算所需计数参数，将补全了几何信息的层次几何模型与源参数、材料信息、计数参数导出为完整的含层次关系的蒙特卡罗几何模型；核心转换模块，实现完整的含层次关系的蒙特卡罗几何模型到蒙特卡罗计算模型的转换功能；输入完整的含层次关系的蒙特卡罗几何模型，读取其中的几何体间层次结构关系、几何体、几何体中包含的材料、源和计数参数信息，转写这些信息为蒙特卡罗计算程序的格式，输出蒙特卡罗计算所需的输入文件。所述自适应子空间迭代分割过程具体实现如下：(1)输入CAD几何，计算包含模型所有几何体的长方体空间a，初始化待分割子空间集合A＝{a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于聚变反应堆蒙特卡罗计算的自适应子空间迭代分割的协同系统，其特征在于：包括层次几何建模模块和核心转换模块；层次几何建模模块，实现CAD几何导入、自适应子空间迭代分割过程、模型协同处理过程、物理参数建模过程以及含层次关系模型的保存过程：其中自适应子空间迭代分割过程包括了模型的子空间几何密度计算和基于几何密度的子空间自动分解两个方法，根据导入的CAD几何，计算模型的子空间几何分布密度，根据密度判断需要分割的子空间并通过基于几何密度的区域自动分解功能将CAD几何空间层次划分为多个子空间，使每个子空间几何密度小于预定值，形成限制底层子空间几何密度的层次几何模型；模型协同处理过程使用限制底层子空间几何密度的层次几何模型进行合理的子空间建模工作分配，实现子空间之间的高效协同几何建模，形成补全几何信息的层次几何模型；在物理参数建模过程中读取补全了几何信息的层次几何模型中的几何体，输入核分析辐射源的源强、粒子类型和能谱分布为几何体赋予蒙特卡罗计算所需源参数，输入实体材料的核素类型、核素比例和密度为几何体赋予蒙特卡罗计算所需材料信息，输入需要统计蒙特卡罗计算结果的区域的尺寸、网格划分情况和统计值类型创建蒙特卡罗计算所需计数参数，将补全了几何信息的层次几何模型与源参数、材料信息、计数参数导出为完整的含层次关系的蒙特卡罗几何模型；核心转换模块，实现完整的含层次关系的蒙特卡罗几何模型到蒙特卡罗计算模型的转换功能；输入完整的含层次关系的蒙特卡罗几何模型，读取其中的几何体间层次结构关系、几何体、几何体中包含的材料、源和计数参数信息，转写这些信息为蒙特卡罗计算程序的格式，输出蒙特卡罗计算所需的输入文件。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于聚变反应堆蒙特卡罗计算的自适应子空间迭代分割的协同系统，其特征在于：包括层次几何建模模块和核心转换模块；层次几何建模模块，实现CAD几何导入、自适应子空间迭代分割过程、模型协同处理过程、物理参数建模过程以及含层次关系模型的保存过程：其中自适应子空间迭代分割过程包括了模型的子空间几何密度计算和基于几何密度的子空间自动分解两个方法，根据导入的CAD几何，计算模型的子空间几何分布密度，根据密度判断需要分割的子空间并通过基于几何密度的区域自动分解功能将CAD几何空间层次划分为多个子空间，使每个子空间几何密度小于预定值，形成限制底层子空间几何密度的层次几何模型；模型协同处理过程使用限制底层子空间几何密度的层次几何模型进行合理的子空间建模工作分配，实现子空间之间的高效协同几何建模，形成补全几何信息的层次几何模型；在物理参数建模过程中读取补全了几何信息的层次几何模型中的几何体，输入核分析辐射源的源强、粒子类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞盛朋，吴宜灿，龙鹏程，宋婧，吴斌，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34