Dr. Zheng Yu vom Hefei Institute of Physical Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften schlug in Zusammenarbeit mit Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie in Deutschland eine neue Methode vor, um die groß angelegte Abschirmungssimulation von Monte Carl zu beschleunigen.

Die neue globale Varianzreduktionsmethode, auch On The Fly (OTF) genannt, macht Monte Carlo (MC)-Codes anwendbar für Abschirmungsanalysen von großen und komplexen Fusionsreaktoren. Entsprechende Ergebnisse wurden in veröffentlicht Kernfusion.

MC ist eine der genauesten Berechnungsmethoden im Bereich der Kernanalyse für Fusions- und Spaltungsreaktoren. Die Berechnung der Abschirmung von Fusionsgeräten unter Verwendung von Monte-Carlo-Transportcodes bleibt jedoch aufgrund der Komplexität und der starken Abschirmung von Fusionsreaktoren eine Herausforderung. Die langsame Konvergenzrate des Renderns des MC-Verfahrens in analogen Simulationen ist rechnerisch unerschwinglich teuer.

Die Forscher führten eine neue Idee ein, um bei dieser Methode das Gewichtsfenster während des gesamten Transportprozesses zu aktualisieren. Sie schlugen auch eine innovative Lösung vor, die auf der automatischen dynamischen Anpassung der Obergrenzen des Gewichtsfensters basiert und das Problem löste, das die Neutronenteilchentransportberechnung von MC lange geplagt hat.

Als sie die OTF-Methode auf die Nuklearanalyse des International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) und des neutronenquellenorientierten Beschleunigers IFMIF-DONES an der International Fusion Materials Irradiation Facility-DEMO anwendeten, wurden bemerkenswerte Beschleunigungseffekte erzielt.

Verglichen mit der vom Oak Ridge National Laboratory entwickelten Varianzreduktionsmethode Automated Variance Reduction Generator (ADVANTG) ist die Beschleunigungswirkung der OTF-Methode 13- bis 20-mal größer als die von ADVANTG.

Darüber hinaus wird der OTF auch für die Berechnung des globalen Strahlungsfeldes des chinesischen Testreaktors für Fusionstechnik verwendet, was eine wichtige Grundlage für die Bewertung des sicheren Betriebs von Schlüsselkomponenten wie Magneten und Vakuumbehältern unter nuklearer Strahlung liefert.