中国聚变工程试验堆中子学分析中的GEANT4应用研究

发布时间：2025-07-07 03:58

　　 中子学分析对聚变堆尤其是其氚增殖包层的设计和安全运行具有重要意义,基于蒙特卡罗方法的模拟是聚变中子学分析的常用手段。以中国聚变工程试验堆(China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR)为研究对象,研究蒙特卡罗程序GEANT4在聚变中子学分析中的应用,开展截面库基准测试计算,验证G4NDL截面库在聚变中子学分析中的适用性。采用编程方式和借助McCAD转换方式在GEANT4中分别建立CFETR一维柱壳模型和三维模型,并设置中子源和计数方式,实现了GEANT4中CFETR中子学分析模型的建立。在GEANT4中自主开发了新的物理过程,设置反射面边界,计算获得了中子壁负载。结果表明:GEANT4与MCNP计算结果差异小于1%,验证了反射面设置的有效性和GEANT4在聚变中子学工程分析中应用的可行性。

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【部分图文】：

图3 CFETR一维柱壳模型截面

由于CFETR三维模型较为复杂，本文采用GDML文件作为中介在GEANT4中建立三维中子学模型，建立过程和三维模型如图5所示。部件几何参数来自CFETR＿Alite22.5。图4GEANT4中建立CFETR一维柱壳模型(a)主视图，(b)俯视图

图4 GEANT4中建立CFETR一维柱壳模型(a)主视图，(b)俯视图

图3CFETR一维柱壳模型截面2.3中子源、物理过程和计数方式

图5 CFETR三维模型导入过程(a)、GEANT4中主视图(b)和俯视图(c)

MCNP提供反射面设置方式，但是在GEANT4中并未设置反射面功能（针对“光学光子”（G4opticalphoton）的反射功能无法应用于其他种类粒子）。本文在GEANT4中自主开发了新的物理过程，实现反射面效果。在CFETR一维柱壳模型中，将柱壳模型的上下底面设置为反射面，模拟....

图6 反射面设置图（∠a=∠b)

图5CFETR三维模型导入过程(a)、GEANT4中主视图(b)和俯视图(c)图7CFETR一维模型反射面效果图(a)立体图，(b)主视图

本文编号：4056458