软件简介

蒙特卡罗方法在HN与核技术领域具有广泛的应用，它具有很强的几何适应性和鲁棒性。确定论方法计算效率高，在工程应用中具有丰富的经验。两种方法各有优缺点，且互补性很强。NECP-MCX(简称MCX)是核工程计算物理实验室基于蒙特卡罗方法和确定论方法的巧妙融合研发的、具备完全自主知识产权的深穿透跨尺度辐射场分析软件。软件具备中子-光子耦合输运计算、非结构网格粒子输运、人体剂量计算、输运-燃耗-活化-源项耦合计算、连续能量核数据敏感性分析、中子噪声、点核积分、多群计算、随机弥散问题模拟、几何建模可视化和计算结果可视化等功能。软件经过大量的基准题验证，与国内外同类软件相比，MCX的计算精度相当，对于屏蔽深穿透问题计算效率更高。

理论模型

应用单位

该软件已在中核、中船、国家电投、中广核等重点单位，上海交通大学等高校，国际原子能机构等国际组织成功应用。

典型应用案例

1.HBR-2压水堆屏蔽基准题——深穿透屏蔽问题

HBR-2压水堆屏蔽基准题是典型的深穿透问题，采用MCX和MCNP计算该问题，计算中MCX和MCNP采用相同的粒子数和硬件平台。

（HBR-2压水堆屏蔽基准题结构图）

• 更高的计算效率：对于辐照监督管响应的计算，对比MCNP的权窗产生方法（WWG），MCX采用概率论-确定论耦合方法计算精度相当，品质因子（FOM）比WWG提高100倍以上。

（辐照监督管计算值/实验值（C/E）和品质因子对比）

• 更高的并行效率：随着CPU数目的增加，MCNP的并行效率急剧下降，千核并行效率小于50%，而MCX的千核并行效率保持在90%。

（不同核数的并行效率对比）

2.华龙一号堆外源量程探测器响应模拟——深穿透屏蔽问题

采用MCX建立了福清核电华龙一号堆外源量程探测器模拟的精细模型，与测量结果相比，MCX计算华龙一号堆外源量程探测器计数率最大绝对误差4.24 cps，最大相对误差为11.11%。

3.高温气冷堆核电站示范工程——双重非均匀及随机弥散颗粒问题

MCX具备处理双重非均匀几何及随机弥散几何的能力，可以对球床式气冷堆进行显式模拟。下图为高温气冷堆核电站示范工程临界计算的几何模型和通量分布结果。计算了首次装料过程，预测的净堆临界装球数、控制棒积分价值等与参考结果符合较好。

4.中国聚变工程实验堆——大规模问题

中国聚变工程实验堆（CFETR）是我国自主设计的磁约束托卡马克型聚变堆。采用MCX对CFETR进行了全堆精细建模和计算，评估了包层产氚能力以及各部件对中子以及光子的屏蔽，计算了运行过程中的产氚能力变化以及材料受到辐照之后的活化，进行了停堆后的源项及停堆剂量分析。

（中国聚变工程实验堆结构图）              （刚停堆时全堆衰变光子源项分布）

5.虎式坦克剂量场模拟——极端复杂几何问题

采用非结构网格-构造实体几何混合几何对虎式坦克进行精细建模，针对该坦克在特殊场景下的剂量分布进行模拟，获得了高分辨率的剂量分布。

（虎式坦克CAD模型）                          （虎式坦克剂量分布）

6.中国实验快堆一/二回路工艺间辐射场重建——辐射源项反演问题

根据中国实验快堆一/二回路工艺间的探测器计数，采用MCX对工艺间的辐射场进行重建。与参考结果相比，基于点核积分的重建方法偏差小于20%，基于蒙特卡罗的重建方法偏差小于1%。

（二回路主管道廊间X-Y剖面图）

（辐射场重建结果及相对误差）

NECP-MCX V2.0教育版链接

如需使用专业版，请联系：贺清明，15002909048，qingming_he@xjtu.edu.cn