一种快速核截面多普勒展宽方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106405622A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610782544.7(22)申请日2016.08.30(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市蜀山湖路350号(72)发明人郝丽娟吴宜灿胡丽琴宋婧孙光耀(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人杨学明顾炜(51)Int.Cl.G01T1/34(2006.01)G01T3/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种快速核截面多普勒展宽方法(57)摘要本发明公开了一种快速核截面多普勒展宽方法，首先计算0K温度下核素的极点数组，并推导得出核素在温度T下的截面以能量、温度、原子量及0K温度下极点表达的形式；再通过并行计算单元的数量对可分辨共振区域的极点对应能量点进行等分，每个等分区域根据能量E的能级跨度分配线程数，每个线程独立进行多普勒展宽计算生成温度T下的核截面。按极点数组对应的不同能量对其进行排序，得到温度T下展宽后的整个能量区间的截面值；最后根据极点数组对应的能量及截面值与指定容忍误差值，重建温度T下展宽后的能量框架并得到相应核截面。本发明通过提出简化的极点核截面表达形式，与多区域多线程并行计算达到快速准确进行多温度截面计算的效果。CN106405622ACN106405622A权利要求书1/2页1.一种快速核截面多普勒展宽方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)、基于极点表示的温度T下的核截面多普勒展宽表示方法：根据用户输入的材料得到欲处理的核素，通过核素的能态、道自旋S、轨道角动量l及磁量子数M得到各核素0K截面在动量域的极点数组p[k]，k为极点个数，极点E为粒子能量；并根据麦克斯韦-波尔兹曼分布，温度T下的截面根据核素在温度0K下的截面进行多普勒展宽得到，经过理论推导将多普勒展宽表达式以能量、温度、原子量及0K温度下极点的形式表示；步骤(2)、基于多区域多线程并行的快速多普勒展宽计算，得到温度T下的核截面：利用步骤(1)中产生的极点表示的核截面多普勒展宽表达式，计算极点数组p[k]对应的每个能量点处的温度T下核截面，根据并行计算单元的数量对可分辨共振区域的能量点进行等分，每个等分区域根据能量E的能级跨度分配线程数，每个线程独立进行多普勒展宽计算生成温度T下的核截面；步骤(3)、温度T下的能量-截面框架的重建：将步骤(2)中得到的各线程的温度T下的核截面结果按照能量大小合并，得到温度T下展宽后的整个能量区间的截面值；根据极点对应的能量点与截面值及指定容忍误差值，重建温度T下能量-截面框架，最终得到温度T下展宽后的能量框架与相应核截面。2.根据权利要求1所述的一种快速核截面多普勒展宽方法，其特征在于：所述步骤(1)具体实现过程如下：步骤(11)、通过核素的能态、道自旋S、轨道角动量l及磁量子数M得到各核素0K截面在动量域的极点值，存入极点数组p[k]，k为极点个数，极点E为能量，相应得到极点对应的能量点；步骤(12)、温度T下的截面根据核素在温度0K下的截面进行多普勒展宽得到，经过理论推导将多普勒展宽表达式以能量、温度、原子量及0K温度下极点的形式表示，并通过极点对应能量的大小，将截面σx(E,T)表示形式简化成：其中x为共振反应截面类型，包含弹性散射、辐射俘获及裂变等截面，l为相对运动轨道角动量，J为总角动量，N为总反应道数目，为当前反应道序号，pl,J,λ,j、为当前截面类型的极点数组及留数，K为波尔兹曼常数，A为核素的原子量，Ak，Xk为高斯-厄米特求积公式的节点及系数，下标k为厄米特多项式系数，W(z)为Faddeeva函数，i为复数虚部标志，j为当前极点序号。2CN106405622A权利要求书2/2页3.根据权利要求1所述的一种快速核截面多普勒展宽方法，其特征在于：所述步骤(3)具体实现过程如下：步骤(31)、按极点对应的能量由小到大的顺序将步骤(2)各线程多普勒展宽后得到的截面合并，得到温度T下展宽后的极点对应能量网格，与相应的截面数组；步骤(32)、移除步骤(31)中得到的能量网格中除首尾能量点外的所有能量点，计算首尾两个能量点的中点能量Em，由步骤(31)生成的截面数组相邻点插值得到Em处的截面Cm，同时由首尾两个能量点的截面的均值得到Em处的Cm'，计算不等式：其中ξ为指定容忍误差值，由用户指定或者程序内置，当不等式成立时，Em能点将被插入至能量网格中，对应的截面为Cm；步骤(33)、使用步骤(32)中的方法多线程对由新插入能点分割的两个网格建立能量框架，一旦发现不等式不成立，便缩小范围至下一个极点对应的能量点，该过程将迭代至每段区间仅剩下一个极点对应的能量点，最