基于RMC的反应堆全寿期高保真模拟与随机介质精细计算（清华大学优秀博士学位论文丛书）_刘仕倡著_9787302563198

本课题在蒙卡高保真耦合模拟和随机介质精细计算方面取得了方法上的创新以及程序计算能力的突破，不仅使RMC程序在反应堆全寿期高保真模拟和随机介质精细计算方面的研究达到了先进水平，同时也具有明确的工程应用价值。

随着核能发电、制氢和核动力等技术的不断发展，在保证安全性的前提下，核能系统的经济性也越来越受到关注。蒙特卡罗（蒙卡）方法采用连续能量点截面和构造实体几何，在处理复杂几何结构和复杂能谱方面具有不可替代的优势，因此在反应堆物理设计中发挥着越来越重要的作用。同时，弥散型燃料（随机介质）是新型燃料设计中引人关注的燃料类型之一。蒙卡全寿期高保真模拟和随机介质精细计算研究属于目前反应堆蒙卡研究的两个前沿问题，因此有必要对其进行系统深入的分析探讨。

刘仕倡的博士学位论文以“蒙卡全寿期高保真模拟和随机介质精细计算”为研究主题，基于自主化反应堆蒙卡程序RMC，针对随机介质（弥散燃料）模拟、核截面温度反馈（多普勒展宽）、超大规模并行计算和物理热工耦合等内容，研究了关键方法和算法。首先，针对多温度连续能量点截面内存占用太大的问题，开发了高效的全能区在线截面处理方法。在此基础上，实现了蒙卡程序RMC与子通道程序COBRATF的物理热工耦合，完成了国际基准题MITBEAVRS的两循环热态满功率工况的模拟。其次，基于区域分解、数据分解和MPI/OpenMP混合并行，依托天河二号超级计算机实现了高效的千万网格超大规模燃耗计算。最后，在随机介质计算方面，提出了多种颗粒类型的弦长抽样法和带虚拟网格加速的显式模拟法等方法，并结合大规模燃耗，实现了弥散燃料全堆输运燃耗计算。

论文在蒙卡高保真模拟和随机介质计算方法上进行了创新，并取得了程序计算能力的突破，使RMC程序在该方面的研究达到了先进水平。同时，开发的程序也成功应用于大型压水堆、核动力舰船、高温堆和先进事故容错燃料等领域的工程模拟当中，所以，该研究兼具重要的学术意义和工程应用价值。

我相信本书的出版一定会促进读者对蒙卡方法在核工程技术和应用领域的认识。

王侃清华大学工程物理系2019年8月

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