デルタ追跡法モンテカルロ中性子輸送計算におけるボクセル利用

Delta tracking Monte Carlo neutron transport with voxel mesh overlay

植木 太郎  

Ueki, Taro

ボクセルによるモデル化は、モンテカルロ法による粒子輸送計算において、医学物理・コンピュータグラフィックス分野への応用のために利用されている。本発表においては、ボクセル重ね合わせモデルを利用する連続エネルギーモンテカルロ中性子輸送計算が、インデックス検索を伴うデルタ追跡法の下で、計算時間に関してスケール不変性を持つことを示す。具体的には、10の4乗から10の11乗に亘るボクセル要素数の増加に対して、臨界計算に要する時間がほぼ一定であることを示す。この不変性は、デルタ追跡法が、中性子によるボクセル要素境界横断のチェックを不要にしていること、及びインデックス検索コストが連続エネルギー断面積処理に比べて無視できることに起因する。適用事例として、ボクセル要素による燃料デブリ中へのランダムなSUS304の導入が、実効増倍率に及ぼす影響を紹介する。特に、SUS304が含有する鉄同位体の空間自己遮蔽効果のため、ボクセル要素サイズが1立方センチメートル以上になると、2%程度以上の実効増倍率上昇が生じるという、臨界管理上有用な結果を報告する。

In this excerpt, it is shown that the delta-tracking combined with a voxel mesh and an index search is an efficient tool for the reactor physics analysis of random media. The essential idea is the use of delta-tracking in a selected region consisting of a base material where voxel mesh is overlaid, a particle flights by ignoring the mesh cell boundaries, and a fast index search is applied at the flight destination to identify where the particle is. It turns out that computational time remains the same over numbers of voxel mesh cells from the fourth power of ten to the eleventh power of ten. Numerical results are demonstrated in terms of the criticality analysis of the random substitution of SUS304 in fuel debris.