近日，中科院合肥研究院等離子體所聚變堆材料及部件研究室博士后鄭俞在蒙特卡羅大規(guī)模加速模擬研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在Nuclear Fusion期刊上[1]。

　　核能領(lǐng)域中蒙特卡羅模擬是最精確的求解方法之一，而聚變反應(yīng)堆幾何復(fù)雜、尺寸大、屏蔽厚，蒙特卡羅大規(guī)模計(jì)算存在深穿透屏蔽問題，導(dǎo)致計(jì)算效率低、時(shí)間成本高，難以收斂，一直是聚變堆核分析的技術(shù)瓶頸。針對(duì)這一難題，鄭俞與德國KIT中子物理和反應(yīng)堆技術(shù)所的合作過程中，提出了直接基于蒙卡輸運(yùn)內(nèi)核的、全新的全局減方差方法（on-the-fly，簡稱OTF方法）。該方法引入了輸運(yùn)過程及時(shí)更新權(quán)窗的優(yōu)化思想，針對(duì)長期困擾中子學(xué)粒子輸運(yùn)的長歷史問題，提出了基于自動(dòng)化動(dòng)態(tài)調(diào)整權(quán)窗上限的高效無偏的解決方法，并完成了相應(yīng)軟件的開發(fā)測試，應(yīng)用于國際熱核實(shí)驗(yàn)堆ITER、國際聚變材料輻照設(shè)施-面向DEMO的中子源 IFMIF-DONES加速器核分析例題的驗(yàn)證，取得了顯著的加速效果（如圖1、圖2）。與美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）基于耦合確定論開發(fā)的ADVANTG減方差方法相比，OTF方法的加速效果是其的13到20倍。

　　OTF加速方法的發(fā)展使得蒙特卡羅方法應(yīng)用于大規(guī)模、復(fù)雜模型的屏蔽分析成為現(xiàn)實(shí)，并高效服務(wù)于CFETR精細(xì)的全堆輻射場計(jì)算中（圖3），支撐了CFETR包層、偏濾器、加熱系統(tǒng)等核分析與屏蔽設(shè)計(jì)，為磁體、真空室等關(guān)鍵部件核輻照條件下的安全運(yùn)行提供重要評(píng)價(jià)依據(jù)，相關(guān)應(yīng)用成果也發(fā)表在Nuclear Fusion期刊上[2]。

　　[1] Yu Zheng et al 2022 Nucl. Fusion 62 086036.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac75fc 

　　[2] Peng Lu et al 2022 Nucl. Fusion 62 056011.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac3f1c 

圖1. ITER-C中子學(xué)模型（左）、中子通量分布（中）及統(tǒng)計(jì)誤差分布（右）

圖2.IFMIF-DONES T柵元水平剖視圖（左）、中子通量分布（中）、誤差分布（右）

圖3.CFETR 360°模型橫向切面（左）、縱向切面（右）中子通量分布圖