近日，中科院合肥研究院等離子體所聚變堆材料及部件研究室博士后鄭俞在蒙特卡羅大規模加速模擬研究方面取得新進展，相關成果發表在Nuclear Fusion期刊上[1]。

　　核能領域中蒙特卡羅模擬是最精確的求解方法之一，而聚變反應堆幾何復雜、尺寸大、屏蔽厚，蒙特卡羅大規模計算存在深穿透屏蔽問題，導致計算效率低、時間成本高，難以收斂，一直是聚變堆核分析的技術瓶頸。針對這一難題，鄭俞與德國KIT中子物理和反應堆技術所的合作過程中，提出了直接基于蒙卡輸運內核的、全新的全局減方差方法（on-the-fly，簡稱OTF方法）。該方法引入了輸運過程及時更新權窗的優化思想，針對長期困擾中子學粒子輸運的長歷史問題，提出了基于自動化動態調整權窗上限的高效無偏的解決方法，并完成了相應軟件的開發測試，應用于國際熱核實驗堆ITER、國際聚變材料輻照設施-面向DEMO的中子源 IFMIF-DONES加速器核分析例題的驗證，取得了顯著的加速效果（如圖1、圖2）。與美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）基于耦合確定論開發的ADVANTG減方差方法相比，OTF方法的加速效果是其的13到20倍。

　　OTF加速方法的發展使得蒙特卡羅方法應用于大規模、復雜模型的屏蔽分析成為現實，并高效服務于CFETR精細的全堆輻射場計算中（圖3），支撐了CFETR包層、偏濾器、加熱系統等核分析與屏蔽設計，為磁體、真空室等關鍵部件核輻照條件下的安全運行提供重要評價依據，相關應用成果也發表在Nuclear Fusion期刊上[2]。

　　[1] Yu Zheng et al 2022 Nucl. Fusion 62 086036.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac75fc 

　　[2] Peng Lu et al 2022 Nucl. Fusion 62 056011.

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1741-4326/ac3f1c 

圖1. ITER-C中子學模型（左）、中子通量分布（中）及統計誤差分布（右）

圖2.IFMIF-DONES T柵元水平剖視圖（左）、中子通量分布（中）、誤差分布（右）

圖3.CFETR 360°模型橫向切面（左）、縱向切面（右）中子通量分布圖