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物理学报 2020年第3期69卷 66-72页

作者：陈锋许海波郑娜贾清刚佘若谷李兴娥中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

角度准直器在高能质子照相中有着重要作用,既可以利用准直器提高图像对比度,又能通过二次成像实现材料诊断及密度重建,因此减小通过准直器后通量值的误差具有重要意义.本文通过理论分析,提出了一种高能质子照相中准直器设计的方法,通过G... 详细信息

角度准直器在高能质子照相中有着重要作用,既可以利用准直器提高图像对比度,又能通过二次成像实现材料诊断及密度重建,因此减小通过准直器后通量值的误差具有重要意义.本文通过理论分析,提出了一种高能质子照相中准直器设计的方法,通过Geant4程序建立了1.6 GeV的质子成像系统,该系统分别使用理想准直器、拉伸型准直器和利用该方法设计的准直器,并对比通过客体后的通量分布.结果表明,在使用理想准直器和该方法设计的角度准直器时,二者得到的客体的通量分布符合较好,而使用拉伸型准直器时,与使用理想准直器得到的结果相差较大.因此利用理想准直器方法设计的准直器可以很好地减小通量误差.

关键词：高能质子成像角度准直器密度重建 Geant4程序

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一种基于Hamel形式的无条件稳定动力学积分算法

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力学学报 2022年第9期54卷 2577-2587页

作者：顾崴刘铖安志朋史东华北京理工大学信息与电子学院北京100081 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学数学与统计学院北京100081 复杂信息数学表征分析与应用北京市重点实验室北京100081

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数... 详细信息

时间积分算法是求解动力学系统的一个核心问题.动力学方程的时间积分经常会出现数值不稳定现象,有限元空间离散也通常会造成伪高频振荡,因而,发展解决上述问题的数值积分算法具有重要的理论价值.本文基于Hamel场变分积分子,通过新的数值积分算法的构造方法,提出了一种无条件稳定的Hamel广义α方法,具体内容包括:构造特殊的变分形式,利用变分积分子等工具,建立无条件稳定的数值积分算法;在相同框架下,提出更高精度的数值格式;结合活动标架法的特性,将算法的一般形式推广到李群空间,得到Hamel广义α文所提出的Hamel广义α方法是无条件稳定的,具有二阶精度并且能够快速过滤掉虚假的高频振荡.数值算例的结果显示,本文所提方法具备了传统方法的精度、耗散和稳定性优势,既适合一般的线性空间,也适用于李群空间,同时还可以发展高阶精度算法.本文发展了构造变分积分子的新模式.

关键词：广义α方法 Hamel场变分积分子 Hamel广义α方法李群活动标架法

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CAP1400数值反应堆系统关键技术研究及示范应用

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原子能科学技术 2022年第2期56卷 213-225页

作者：曹良志邓力杨波刘宙宇刘鹏汤春桃史敦福陈荣华田文喜彭良辉万承辉张旻婉毕光文费敬然许晓北李帆西安交通大学核科学与技术学院陕西西安710049 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 上海核工程研究设计院有限公司上海200233 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了p... 详细信息

本文系统介绍了"大型先进压水堆及高温气冷堆核电站"国家科技重大专项课题"CAP1400数值反应堆关键技术研究"的主要研究成果。课题首先分别开发了基于确定论方法和蒙特卡罗方法的高保真堆芯物理计算程序,然后开发了pin-by-pin先进子通道分析程序和基于精细网格的燃料棒性能分析程序,以此为基础建立了物理-热工-燃料性能多物理耦合的CAP1400数值反应堆系统。利用国际基准题VERA、AP1000启动物理实验参数对数值反应堆系统进行了验证和确认,并进一步实现了CAP1400大型先进压水堆的启动物理参数、循环模拟分析和部分功率能力分析的示范应用。数值结果表明,所开发的数值反应堆关键分析软件具有很高的计算精度,可直接服务于CAP1400的设计验证、物理启动和运行支持。

关键词： CAP1400数值反应堆确定论蒙特卡罗多物理耦合

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基于NPTS程序的低能光子/电子耦合输运模拟功能的开发

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计算物理 2025年第3期 267-277页

作者：穆子承张华阳衷斌傅学东北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

从低能光子/电子输运理论出发，基于ENDF/B-VI.8数据库中低能光子/电子输运相关数据，从亚壳层角度模拟光电效应过程，并考虑原子弛豫物理过程，同时添加发生原子弛豫亚壳层抽样过程，进一步完善低能光子输运蒙特卡罗模拟过程。针对低... 详细信息

从低能光子/电子输运理论出发，基于ENDF/B-VI.8数据库中低能光子/电子输运相关数据，从亚壳层角度模拟光电效应过程，并考虑原子弛豫物理过程，同时添加发生原子弛豫亚壳层抽样过程，进一步完善低能光子输运蒙特卡罗模拟过程。针对低能电子采用单事件输运模拟方法，添加激发、弹性散射、电离、轫致辐射4种相互作用过程，将NPTS程序光子/电子耦合输运模拟能量范围下限从1 keV拓展至15 eV以下。通过与JMCT程序进行典型模型的通量能谱和空间分布谱对比，考核NPTS程序的正确性，基于3σ原则进行偏差检验。检验结果表明：NPTS程序的计算结果与JMCT程序在不确定度范围内一致，验证了NPTS程序低能光子/电子耦合输运模拟功能的正确性。

关键词：光子/电子输运原子弛豫单事件方法蒙特卡罗模拟

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提高多群截面蒙特卡罗计算效率的方法研究

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计算物理 2025年第3期 278-287页

作者：王旸李树北京应用物理与计算数学研究所中国工程物理研究院研究生院

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙特卡罗中子输运过程获知。已有的使用蒙特卡罗方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG(蒙特卡罗多群截面统计分析软件),在计算材料种类多、几何... 详细信息

确定论方法求解中子输运方程时，需要用精确的中子通量谱估算多群截面，该通量谱可通过蒙特卡罗中子输运过程获知。已有的使用蒙特卡罗方法计算多群截面与散射矩阵的程序MCNPNG(蒙特卡罗多群截面统计分析软件),在计算材料种类多、几何结构复杂的模型时时间开销非常大，不利于工程应用。本文分析了其原因，并针对性地开展了优化，有效提升了计算效率；开展了多群截面与散射矩阵计算的并行方法研究，研制了相应的程序模块，显著降低了运行时间，且在调用数百CPU的情况下仍能保持85%以上的并行效率。通过对OKTAVIAN基准题的计算分析，验证了多群截面与散射矩阵并行计算方法的正确性和高效性。

关键词：多群截面散射矩阵蒙特卡罗方法并行方法

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强爆炸火球辐射流体自适应网格高精度数值模拟

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计算物理 2021年第2期38卷 146-152页

作者：李康李守先刘娜中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解。通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性。研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时。在相同的条件下,使用... 详细信息

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解。通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性。研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时。在相同的条件下,使用自适应网格与均匀网格加密3倍得到的冲击波超压分布、光辐射输出演化接近,计算效率提升约8.5倍。由此可知,提出的自适应网格方法可用于强爆炸问题的高精度数值模拟,显著地提升模拟精度和模拟效率。

关键词：辐射流体动力学火球 Euler方法高精度模拟自适应网格

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含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法

含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法

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作者：王丽芳周洪波宋海峰吕广宏高兴誉侯鹏伟李宇浩郑晖孙博 100083 北京市海淀区花园路6号

本发明提供了一种含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法，涉及微观动力学技术领域，该方法包括：获取含缺陷金属材料面向动力学蒙特卡洛模拟的微观动力学事件的演化行为模型；其中，微观动力学事件包括缺陷结合/解离事件、缺陷发... 详细信息

标准号: CN114528698A

本发明提供了一种含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法，涉及微观动力学技术领域，该方法包括：获取含缺陷金属材料面向动力学蒙特卡洛模拟的微观动力学事件的演化行为模型；其中，微观动力学事件包括缺陷结合/解离事件、缺陷发射/吸收事件和缺陷扩散事件中的任意一个或多个事件；基于高效物理建模算法获取动力学演化行为模型中的目标参数，建立目标参数的高效物理模型；其中，高效物理模型为反映目标参数随缺陷信息的高概率变化规律的近似模型，缺陷信息包括缺陷类型和缺陷尺寸。本发明能够降低动力学演化行为分析复杂度，提升了对于含缺陷金属材料的动力学演化行为的建模效率及分析效率。

关键词：动力学微观动力学金属材料目标参数缺陷信息物理模型行为模型建模变化规律分析效率近似模型缺陷扩散缺陷类型算法获取物理建模吸收事件行为分析复杂度高概率解离发射

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基于JMCT秦山核电厂一期反应堆屏蔽计算与分析

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核动力工程 2021年第2期42卷 173-179页

作者：邓力李瑞丁谦学邱有恒李刚付元光史敦福刘鹏北京应用物理与计算数学研究所北京100094 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 上海核工程研究设计院有限公司上海200233

秦山核电厂一期的运行时间已超过三十年,该反应堆为我国核反应堆建造、运行、延寿乃至退役,提供了丰富的实测数据,为我国新一代反应堆核电厂—华龙一号的设计、建造、运行、维护提供了宝贵的参考数据。本文利用秦山核电厂一期反应堆压... 详细信息

秦山核电厂一期的运行时间已超过三十年,该反应堆为我国核反应堆建造、运行、延寿乃至退役,提供了丰富的实测数据,为我国新一代反应堆核电厂—华龙一号的设计、建造、运行、维护提供了宝贵的参考数据。本文利用秦山核电厂一期反应堆压力容器的母材段、焊缝段及主管道测试数据,对自主研制的三维中子-光子-电子输运蒙特卡罗软件(JMCT)进行实验验证,模拟结果显示,JMCT软件屏蔽计算具有很高的模拟置信度,计算分辨率超越商业软件1~2个量级。

关键词：秦山核电厂一期母材段焊缝段主管道 JMCT

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模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置

模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置

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作者：刘瑜黄厚兵宋海峰盛杰武帅杨超王越超韩国民孙博施小明 100083 北京市海淀区花园路6号

本发明公开了一种模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置，采用各向异性的弹性常数建立了耦合各向异性弹性能的氢化点腐蚀相场模型，并利用插值函数的方法构造等效弹性常数来表征体系的非均匀性，适用于各向异性的金属材料，可模... 详细信息

标准号: CN114330053B

本发明公开了一种模拟金属表面氢化点腐蚀形貌演化的方法及装置，采用各向异性的弹性常数建立了耦合各向异性弹性能的氢化点腐蚀相场模型，并利用插值函数的方法构造等效弹性常数来表征体系的非均匀性，适用于各向异性的金属材料，可模拟金属材料因弹性各向异性生长导致的形貌差异，更好地展示了氢化点腐蚀的生长形貌特征；在点腐蚀相场模型中，采用有限元方法求解非周期边界条件的力学平衡方程，可以避免傅里叶变换求解周期性弹性场引起非周期性物理参数周期化的问题。

关键词：腐蚀金属材料求解氢化等效弹性常数各向异性弹性形貌傅里叶变换边界条件表面氢化表征体系插值函数弹性常数非均匀性非周期性力学平衡模拟金属物理参数形貌差异形貌特征耦合弹性场非周期周期化生长展示

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束缚核效应对热中子活化的影响

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强激光与粒子束 2025年第06期 143-150页

作者：郭志铭郝建红张芳赵强范杰清董志伟华北电力大学电子科学与技术北京应用物理与计算数学研究所

在地表核泄漏场景下，辐射中子与物质中原子核经过多次散射后，能量很快降低到只有几个电子伏的热中子能区，热中子的活化将对核反应过程产生强烈影响。在固体、液体材料中，原子核通常以束缚态核的形式存在，在与物质相互作用反应方面... 详细信息

在地表核泄漏场景下，辐射中子与物质中原子核经过多次散射后，能量很快降低到只有几个电子伏的热中子能区，热中子的活化将对核反应过程产生强烈影响。在固体、液体材料中，原子核通常以束缚态核的形式存在，在与物质相互作用反应方面，束缚核与气态的自由核不同。为更准确地评估核辐射效应，本文研究了束缚核效应对热中子活化过程的影响。使用蒙特卡罗方法模拟粒子输运，基于地表核辐射的场景建立了相应的空地界面模型，模拟了核辐射中子束入射土壤、海水以及混凝土产生的一系列核反应。以热中子的活化反应为重点，通过替换入射中子在介质中的反应截面引入束缚核效应，计算并对比了考虑束缚核效应影响前后活化产物次级γ的注量变化。研究结果表明，在活化过程中考虑束缚核效应的影响，能够使固液介质的热中子活化强度出现明显增强，从而在一定程度上增强地表次级γ场的辐射强度。由于元素组成、粒子屏蔽能力等因素的综合作用，三种介质场景下次级γ注量的最高涨幅分别为18%、8%和11%，涨幅随探测距离的变化规律也有所差异。

关键词：热中子活化蒙特卡罗方法束缚核感生放射性靶核热运动

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