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核数据处理程序Atlas-C
2020-01-16   审核人:

程序简介

Atlas-C是具有自主知识产权的多用途核数据库制作系统软件,可对多种格式(ENDF、GNDS、ENSDF等)的评价核数据库进行处理,产生多种类型的(堆用、屏蔽、活化)核数据库。经过模块功能验证,Atlas-C各处理模块结果准确,可按PENDF/GENDF格式输出结果,实现与其他同类核数据处理程序的互通;由Atlas-C加工产生的数据库经过了大量基准题验证,结果显示Atlas-C达到了与国际主流核数据处理程序相当的水平且具有一些独有的核数据处理方法及模块。

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 Atlas-C中包含了一系列核数据处理模块,以对评价核数据库中各类型的复杂格式进行处理。

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 共振重构及线性化模块(Recon_calc), 可处理Single-Level Breit Wigner,Multi-Level Breit Winger,Reich-Moore,Adler-AdlerR-Matrix Limited共振表达式,精确重构共振截面并产生全能量段的0 K线性化点截面插值表。所采用方法为二分法,并结合多重收敛判据以控制截面精度和数据大小,同时又结合了高阶拉格朗日插值提升了处理速度。

多普勒展宽模块(Broad_calc),基于自由气体模型构建精确的多普勒展宽方程;基于Kernel Broadening方法对可辨共振区进行精确的普勒展宽计算;采用数据分页、整体内存操作等技巧加快计算效率。产生点截面插值表方法为二分法,并结合多重收敛判据以控制截面精度和数据大小,同时又结合了高阶拉格朗日插值提升了处理速度。

不可辨共振区有效自屏截面计算模块(Unres_calc),采用积分统计原理,基于有理变换-数值求积、傅里叶变换和共轭梯度法等方法,精确计算波动积分中的孤立项、序列内/间干涉项。

不可辨共振区概率表产生模块(Table_calc),基于Ladder Sampling方法抽样并统计截面得到不可辨共振区概率表,采用快速排序法提升概率表的产生速度。

共振弹性散射核计算模块(Resk_calc),基于半解析积分方法求解微分截面矩并产生S(α,β,T)插值表,S(α,β,T)插值表的入射能量网格基于采用多点线性化产生,能与目标核素和温度相适应,可以精确的反映靶核热运动和共振弹性散射截面对出射中子能量角度分布的影响。

热中子散射截面计算模块(Therm_calc),根据热散射库(TSL)提供的数据,计算相干弹性散射、不相干弹性散射、不相干非弹性散射的微分、双微分散射截面,产生S(α,β,T)插值表,S(α,β,T)插值表的入射能量网格基于采用多点线性化产生,能与目标核素和温度相适应。

热散射率数据产生模块(Sab_calc),基于慢化材料的声子态密度、色散关系和极化坐标,生成包括相干/非相干弹性散射、相干/非相干非弹性散射的热中子散射律数据,用于制作反应堆中子学计算所需热中子散射数据库。热散射律数据引入非相干近似和声子展开方法进行计算。

释热及损伤截面计算模块(Heat_calc),基于能量平衡法以及直接法计算释热产生截面,基于NRT-DPA模型或ARC-DPA模型计算辐照损伤截面。

多群数据计算模块(Group_calc),根据反应率守恒原理计算多群截面、多群转移矩阵和多群裂变数据等参数;基于超细群方法精确计算共振区权重谱,基于考虑上散射效应的慢化方程求解器求解超热能区权重谱。

基准题验证

· 以NJOY作为参考解,验证Atlas-C的正确性。

1) ICSBEP

ICSBEP是由OECD/NEA发布的国际临界实验基准题,其目的之一是通过建立一系列的临界基准数据以及敏感性分析来验证、评价原始的或经过处理的核数据。

2) WLUP

WLUP是由国际原子能机构的核数据部组织建立,其目的是为了升级WIMS程序所使用的多群数据库。WLUP发布了多组临界基准题,以验证数据库的准确性。

3) VERA

VERA是美国CASL计划中用于验证反应堆物理程序的系列基准题,该系列基准题基于美国Watts Bar反应堆运行数据,建立了多种类型和组分的栅元、组件和堆芯问题。

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 程序特点

1) 基于多点线性化方法的核数据库产生

核数据处理程序产生在热能区产生S(α,β,T)插值表用于描述热中子散射特征,传统核数据处理程序通常使用经验性插值网格来生成插值表,适应范围窄。Altas-C采用多点线性化方法根据目标核素和温度自适应地产生插值网格,提升了数据库的精确性。

2) 基于共振弹性散射核的核数据库产生

 超热能区的共振弹性散射核对热谱反应堆的燃料温度系数以及特征值都有着显著的影响,目前国内外同类软件还不能综合地考虑共振弹性散射效应。Atlas-C可精确地将共振弹性散射效应考虑到数据库中,大幅提升了核数据库的准确性。

3) 基于优化积分统计原理的核数据库产生

在不可辨共振区,核数据处理程序会为确定论中子学程序产生有效自屏截面。积分统计原理可以快速计算不可辨共振区有效自屏截面,而目前国内外同类软件所使用的传统方法存在较多的近似,无法精确考虑共振峰干涉效应。Altas-C中精确考虑了共振峰间的干涉效应,能极大地提高不可辨共振区有效自屏截面的精度。

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