நியூட்ரான் இடமாற்ற கணக்கீடுகளை துரிதப்படுத்த புதிய முறை

சீன அறிவியல் அகாடமியின் ஹெஃபி இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் பிசிகல் சயின்ஸைச் சேர்ந்த டாக்டர். ஜெங் யூ, ஜெர்மனியின் கார்ல்ஸ்ரூஹே இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியின் ஆராய்ச்சியாளர்களின் ஒத்துழைப்புடன், மான்டே கார்லோ பெரிய அளவிலான கவச உருவகப்படுத்துதலை துரிதப்படுத்த ஒரு புதிய முறையை முன்மொழிந்துள்ளார்.

ஆன் தி ஃப்ளை (OTF-On The Fly) என்றும் அழைக்கப்படும் புதிய உலகளாவிய மாறுபாடு குறைப்பு முறை, பெரிய அளவிலான மற்றும் சிக்கலான இணைவு உலைகளின் பாதுகாப்பு பகுப்பாய்வுகளுக்கு மான்டே கார்லோ (MC) குறியீடுகளைப் பயன்படுத்துகிறது. தொடர்புடைய முடிவுகள் நியூக்ளியர் ஃப்யூஷனில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

இணைவு மற்றும் பிளவு உலைகளுக்கான அணு பகுப்பாய்வு துறையில் MC மிகவும் துல்லியமான கணக்கீட்டு முறைகளில் ஒன்றாகும். இருப்பினும், மான்டே கார்லோ போக்குவரத்துக் குறியீடுகளைப் பயன்படுத்தி இணைவு சாதனத்தின் கவசக் கணக்கீடு, இணைவு உலைகளின் சிக்கலான தன்மை மற்றும் அதிகக் கவசத்தின் காரணமாக இன்னும் சவாலாகவே உள்ளது. அனலாக் சிமுலேஷன்களில் ரெண்டரிங் MC முறையின் மெதுவான ஒருங்கிணைப்பு விகிதம் கணக்கீட்டு நேரத்தில் மிகவும் விலை உயர்ந்தது.

இந்த முறையில் போக்குவரத்து செயல்முறையுடன் எடை சாளரத்தை புதுப்பிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு புதிய யோசனையை அறிமுகப்படுத்தினர். MC-இன் நியூட்ரானிக்ஸ் துகள் போக்குவரத்துக் கணக்கீட்டில் நீண்டகாலமாகப் பாதிக்கப்பட்டு வந்த சிக்கலைத் தீர்க்க, எடை சாளரத்தின் மேல் எல்லைகளின் தானியங்கி மாறும் சரிசெய்தலின் அடிப்படையில் ஒரு புதுமையான தீர்வையும் அவர்கள் முன்மொழிந்தனர்.

சர்வதேச தெர்மோநியூக்ளியர் பரிசோதனை உலை (ITER-International Thermonuclear Experimental Reactor) மற்றும் சர்வதேச ஃப்யூஷன் மெட்டீரியல்ஸ் கதிர்வீச்சு வசதி-டெமோ-சார்ந்த நியூட்ரான் மூலமான IFMIF-DONES முடுக்கி ஆகியவற்றின் அணு பகுப்பாய்விற்கு OTF முறையைப் பயன்படுத்தியபோது, ​​குறிப்பிடத்தக்க முடுக்கம் விளைவுகள் அடையப்பட்டன.

ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வகத்தால் உருவாக்கப்பட்ட தானியங்கி மாறுபாடு குறைப்பு ஜெனரேட்டருடன் (ADVANTG-Automated Variance Reduction Generator) மாறுபாடு குறைப்பு முறையுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​OTF முறையின் முடுக்கம் விளைவு ADVANTG-ஐ விட 13 முதல் 20 மடங்கு ஆகும்.

கூடுதலாக, OTF-ஆனது சீன ஃப்யூஷன் இன்ஜினியரிங் டெஸ்டிங் ரியாக்டரின் உலகளாவிய கதிர்வீச்சு புலக் கணக்கீட்டிற்கும் உதவுகிறது, இது அணுக் கதிர்வீச்சின் கீழ் காந்தங்கள் மற்றும் வெற்றிடக் கப்பல்கள் போன்ற முக்கிய கூறுகளின் பாதுகாப்பான செயல்பாட்டை மதிப்பிடுவதற்கான ஒரு முக்கிய அடிப்படையை வழங்குகிறது.

References:

• Cao, C., Cao, P., & Gan, Q. (2022). A novel method for rapid calculation of moderated neutron spectrum and its application in deep penetration. Annals of Nuclear Energy, 168, 108895.
• Jafarikia, S., & Feghhi, S. A. H. (2022). Built in importance estimation in forward Monte Carlo calculations. Annals of Nuclear Energy, 177, 109298.
• Boyd III, W. R. D. (2017). Reactor agnostic multi-group cross section generation for fine-mesh deterministic neutron transport simulations(Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology).
• Zhu, A., Jarrett, M., Xu, Y., Kochunas, B., Larsen, E., & Downar, T. (2016). An optimally diffusive Coarse Mesh Finite Difference method to accelerate neutron transport calculations. Annals of Nuclear Energy, 95, 116-124.
• Song, P., Zhang, Z., Zhang, Q., Liang, L., & Zhao, Q. (2020). Implementation of the CPU/GPU hybrid parallel method of characteristics neutron transport calculation using the heterogeneous cluster with dynamic workload assignment. Annals of Nuclear Energy, 135, 106957.