蒙特卡罗程序中因温度相关散射的阈值近似导致的错误共振逃脱概率

蒙特卡罗输运程序旨在模拟与核系统相关的复杂中子输运物理。这些程序的任务是模拟诸如温度对截面的影响、热物理效应、反应率和运动学等现象。精确模拟系统的物理过程在计算上是不可能的。然而，现代模拟程序所做的许多近似已得到充分验证。本文研究了一个由许多蒙特卡罗输运程序中所做的近似引起的重大模拟误差。研究发现，对于能量为目标粒子热能 400 倍以上的中子，靶核静止近似在某些场景下是不准确的。本文识别了此类情况，特别是 TRISO [1] 燃料以及熔盐堆中燃料渗入石墨孔隙的情形。当燃料（具有吸收共振的材料）与慢化剂（散射材料）之间存在小尺度间距时，这种近似的失效尤为显著。当阈值过小时，共振逃脱概率可能每个共振偏差高达 1%，形成基线缺陷。此外，在温度变化时观察到两个明显的异常现象，这直接归因于靶核静止与靶核运动物理之间的过渡。本研究提供的方程基于系统温度和阈值，预测了这些异常发生的温度范围。本文提出的建议主张，在采用此近似的输运蒙特卡罗程序中将阈值作为用户自定义变量。此外，建议用户进行收敛性研究，以确保所选阈值足够高，从而减轻基线缺陷和异常的影响。