摘要：在聚变反应堆运行过程中,中子活化会导致大量放射性核素的产生,因此活化计算在反应堆的屏蔽设计和辐射安全分析中具有重要作用。本文基于蒙特卡罗粒子输运程序cosRMC的内置燃耗求解器Depth,开发了固定源模式下的内耦合输运-活化耦合计算功能。将该程序应用于中国聚变工程试验堆(Chinese Fusion EngineeringTestingReactor,CFETR)的第一壁(First-wall,FW)材料钢和面向等离子体部件(Plasma-facing Component,PFC)材料钨,分别使用连续能量截面和多群截面进行活化计算,并与活化程序ALARA进行对比验证,发现cosRMC的计算结果与ALARA计算的结果符合良好,初步验证了开发的cosRMC程序输运-活化内耦合计算功能的正确性。与传统蒙特卡罗-活化计算程序的外耦合方式相比,内耦合方式蒙特卡罗不需要把中子能谱传给外部活化程序,而是在蒙特卡罗中子输运过程中嵌入计算活化相关的核素单群反应截面,动态更新中子能谱和材料信息,同时可以使用连续能量截面进行反应率计算,得到与实际问题的几何、能谱相关的反应截面,从而精确地考虑了共振区核截面的影响。

摘要：蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%.

摘要：本工作采用分子动力学模型研究了多晶NiTi合金在强冲击载荷作用下微孔洞的演化行为。为定量确定材料内部的孔洞体积分数,在后处理中采用PYTHON代码编程来统计孔洞体积。分子动力学的模拟结果很好地揭示了NiTi合金在不同冲击速度、冲击持时和晶粒尺寸下的孔洞演化机制和微观损伤机理。结果表明冲击速度的增大会导致冲击熔化效应,从而显著增加孔洞体积分数,并促使损伤行为从经典层裂向微层裂转变。在经典层裂中,冲击持时的增加不会影响孔洞的演化速率,但会延迟初始损伤时刻并使孔洞分布更靠近加载边界。而在微层裂行为下,缩短冲击持时将使损伤行为从微层裂退化为经典层裂,并降低孔洞的体积分数。此外,在数值模型中还研究了晶粒尺寸对孔洞演化的影响。在经典层裂情况下,由于晶粒间相互作用对孔洞生长的抑制作用,随着晶粒尺寸的减小,孔洞体积的增长速率会受到抑制。然而,当冲击速度增大到3 km/s时,冲击熔化行为会弱化晶粒尺寸的强化效果。在本工作中,分子动力学模拟对NiTi合金在不同参数下的损伤演化过程进行了很好的微观表征并揭示了相应的微观机理,其相应的数值结果可以为NiTi合金抗冲击结构设计提供理论参考,并为NiTi合金的制备优化提供了数值依据。

摘要：[目的]舰船非接触水下爆炸建模与仿真(M&S)中同时存在品目繁多的认知不确定度和偶然不确定度,在M&S过程中引入的不确定度导致系统响应量(SRQ)的数值模拟结果与试验真值间产生较大偏差,影响M&S的性能。而使用非接触水下爆炸不确定度量化(UQ)方法能提高M&S的可靠性和可信度。[方法]首先,针对无物理意义、通过试验直接标定的唯象参数,使用D-S证据理论(DSTE)融合不同学科专家(SME)的建议,得到唯象参数赋值区间和基本信度分配(BBA)函数。鉴于SME的个人工程经验和知识结构的局限性,采用多证据、多周期性融合方法,提高认知不确定度量化的客观性。其次,使用蒙特卡罗法研究非接触水下爆炸中高维输入偶然不确定度的传播。最后,当偶然不确定度和认知不确定度同时存在时,将唯象参数作为外层,不确定的物理量作为内层,使用双层循环法执行非接触水下爆炸的混合不确定度量化。[结果]结果表明,改进后的DSTE方法缩小了认知不确定度的取值范围,对SME初始意见改动较大,计算所得认知不确定度的BBA更精确、客观性更强。双层循环法可计算得到舰船非接触水下爆炸SRQ的可信置信区间和BBA,结果与常识吻合。[结论]研究结果可用于指导舰船防护设计和提高水下兵器爆炸毁伤能力。

摘要：综合试验数据和建模与模拟结果,标定爆轰产物JWL(Jones-Wilkins-Lee)状态方程中的唯象参数,对理解爆轰膨胀驱动过程和评价做功能力至关重要。时间演化代理模型能构建重要参数与系统响应量(system response quantity,SRQ)之间较为简洁的函数关系,为描述爆轰动力行为和参数标定提供一种快速高精度算法。本文首先利用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)技术对爆轰产物JWL状态方程中的不确定参数进行抽样,选取有效数据并分成两组:第一组进行高分辨率仿真,使用具有自主知识产权爆轰数值软件CFD2D计算得到径向壁位置和径向壁速度,输出结果用于构建不确定JWL参数和SRQ之间的时间演化响应面模型;第二组用于评估时间演化代理模型的精确度。其次,定义代理模型与试验数据之间的残差,进而搜索最小残差获得最优参数。结果表明:将最优参数代入高分辨率模型后导出的SRQ的输出结果和试验数据吻合较好,从而完成了参数标定和模型确认。结果为武器型号设计和装备性能评估提供依据。

摘要：基于皮秒激光驱动的高能X射线源具有微焦点、高亮度和高分辨的优良特性,已成为研究金属材料微层裂和微喷射现象的热门诊断方法之一。锡因其熔点较低而成为微喷研究熔化影响的首选材料,铝由于熔点相对较高,不易发生冲击或卸载熔化形成液滴喷射,因此,铝微喷实验研究结果相对较少。基于“星光-III”激光装置的纳秒加载源和皮秒束诊断源,发展了皮秒激光驱动高能X射线背光照相技术,研究了表面含V型几何缺陷的金属锡、铝微喷特性,通过延时控制,获取了两种典型金属微喷射过程的高分辨物理图像,得到了喷射物质的形态分布、平均速度和面密度分布等重要信息。采用SPH方法对实验结果进行了数值模拟分析,揭示了实验中喷射物的形成机理以及高速喷射物质的来源。

摘要：电力电缆在远距离大容量电力传输和海上风电并网中起着极其重要的作用。受直流电场影响,交联聚乙烯(XLPE)电缆存在着空间电荷积聚和电荷能量积累现象,导致绝缘材料被击穿而引发故障。该文建立电荷输运与分子链位移击穿模型,对XLPE介质中载流子输运和能量积累过程进行了仿真,得到XLPE特征击穿场强-试样厚度依赖特性以及击穿概率分布。仿真结果表明,XLPE直流击穿场强受尺度效应影响明显,击穿场强随着试样厚度的增加而减少,且击穿强度概率计算结果服从威布尔分布。建立电荷输运随机变量参数分散性与击穿概率分布的定量关系。随着试样厚度的增加,绝缘材料内部的缺陷分散性增加,电荷输运随机变量参数高斯分布中的方差增加,击穿威布尔分布形状参数减小。陷阱能级是影响击穿威布尔分布形状参数的最关键因素。该研究为电力电缆的优化设计和可靠性评估提供了仿真技术支撑。

摘要：燃速抑制剂作为固体推进剂的核心功能组分,在降低固体推进剂高压燃速方面起关键作用。精准设计具有降速效应的季铵与醛基结构,获得高氮三氨基胍乙二醛二维共聚物(Triaminoguaniding Glyoxal two dimensional Copolymer,TAGP)含能配体,并与碱土金属离子K^(+)、Ba^(2+)和Ca^(2+)发生络合反应,制备系列新型含能燃速抑制剂(TAGP-M)。采用粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜/能谱和差示扫描量热/热重联用等技术分析其形貌、结构和热稳定性,并研究这些含能燃速抑制剂对高氯酸铵(Ammonium Perchlorate,AP)热分解的负催化作用。研究结果表明:TAGP-K对AP转晶抑制最为显著,使AP的转晶吸热峰温提高5.9℃、低温分解峰峰温升高28.7℃;添加10 wt%的TAGP-K,可使AP的最大热分解速率降低58%;TAGP-Ca燃速抑制剂可使AP的释能效应集中在高温分解过程,AP/TAGP-Ca混合体系的放热量比纯AP提高50%以上;TAGP-Ca和TAGP-Ba燃速抑制剂在抑制含AP分解的同时提高了其释能效率;TAGP-M燃速抑制剂在分解过程中释放NH_(3)并与AP分解产物HClO_(4)结合,形成更难分解的M(ClO_(4)^(-))n;通过碱土离子与ClO_(4)^(-)离子强静电作用,抑制后者分解产生氧化性气氛,进而抑制AP高温放热反应过程。

摘要：本文采用模拟放射性焚烧灰、天然锆英石为主要原料,通过配方设计,借助于失重-差式扫描量热(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究钙钛锆石和榍石的高温固相反应合成。结果表明,采用高温固相反应,能够在较低温度获得高纯度的钙钛锆石和榍石;合成钙钛锆石和榍石的最佳温度及最低温度与配方有关,最低合成温度可低于1140℃。当焚烧灰掺量为0、20%、40%、60%时,配方的最佳合成温度分别为1260℃、1260℃、1230℃、1200℃。

摘要：采用整数编码、实数编码、种群隔离机制、算术杂交、非均匀随机变异等新理论设计了一种广义遗传算法,并将该算法应用于结构支撑位置优化问题。数值算例表明,该方法能够很好地求解支撑具有弯曲刚度的结构支撑位置优化问题,对于一般支撑位置优化问题具有较强的适用性。