项目简介
技术创新性和领先性
本团队针对中子学计算中的数据库制作、共振计算及输运计算三项关键技术均具有显著的特点和创新性。
1.多群数据库制作方面
本团队所提出了大跨度能谱的核数据库制作技术，并针对先进压水堆、混合堆、嬗变堆和加速器驱动次临界系统等分别研制了专用核数据库，克服了传统核数据库在中子能谱范围小、核素种类少、能群结构单一和燃耗信息不完整等方面的局限，实现了复杂反应堆的堆芯设计数据的完全自主化，摆脱了对国外的依赖。
2.共振计算方法方面
本团队在不仅紧跟国际研究前沿，并在国际上首次将小波函数展开方法应用于共振计算，解决了多核素共振干涉问题的精确计算难题；发明了小波函数展开法与子群方法的耦合技术，有机结合了子群方法和小波函数展开方法的各自优点，实现了复杂燃料的高精度、高效率共振计算。
3.输运计算方法方面
本团队在复杂几何输运计算方法方面具有独到的优势。在国际上首次提出了基于三棱柱网格的离散纵标节块方法、三棱柱网格的 SP3 指数函数展开方法、三维模块化特征线方法等，发明了一系列反应堆堆芯三维中子通量密度精细分布的计算技术，攻克了传统的确定论方法无法应用于非结构几何中子输运计算的难题，实现了对任意复杂几何中子输运问题的高效计算，计算效率比非确定论方法提高了 1-2 个数量级。
在方法研究的基础上开发了相应的计算程序，并融入本团队所开发的一系列专用计算软件中，通过工程应用计算，体现出创新成果的工程应用价值。
技术成熟度
研究成果获授权发明专利 13 项，软件著作权 24 项；在国际权威期刊发表SCI 论文 74 篇。本团队针对先进复杂核反应堆堆芯物理设计的难点，经过近 17年的系统研究和 500 多人/年的持续攻关，提出了一系列原创性数值分析理论，发明了一系列中子学计算新技术，研发了 24 个具有自主知识产权的反应堆堆芯物理设计计算软件，实现了对多种先进复杂反应堆的精确三维中子学模拟，并成功应用于多个重大核能开发及国防军工项目。
市场及效益分析
研究成果已经在中国核动力研究设计院、上海核工程研究设计院、中国原子能科学研究院、中科院核能安全技术研究所等单位获得了应用，取得了显著的经济效益和社会效益。此外，以本项目研究成果为基础获得授权的 2 项专利已被国家核电技术有限公司北京软件技术中心、中国核动力研究设计院采购并应用于工程项目。中国核动力研究设计院将本项目开发的 HEFT 软件应用到该院高通量工程试验堆的换料设计计算中，建立了我国具有完全自主知识产权的高通量堆堆芯物理计算程序系统，具有良好的社会效益，大幅提高了该反应堆的堆芯辐照能力，产生了显著的经济效益。将医用同位素生产堆堆芯物理设计软件成功应用于该院的医用同位素生产溶液堆的堆芯设计中，节省了大量开发成本。将 FMPBR 软件成功应用于球床型燃料水冷反应堆物理初步概念设计，该软件的开发为军用核动力的方案评估提供了重要依据，具有重要的国防应用价值。将本项目开发的复杂几何燃料组件计算程序广泛应用于该院多种先进复杂反应堆的设计分析中，不仅因节省实验成本产生了显著的经济效益，还为我国自主化新一代核动力反应堆的设计做出了重要贡献，为提高我国军用核动力设计水平产生了重要的国防价值。将本项目开发的大规模并行离散纵标计算程序成功应用于海南昌江、福建福清等核电项目的屏蔽设计中，不仅产生了显著的经济效益，还大大提高了设计效率，节约了大量的人力成本。将本项目开发的三维堆芯物理设计程序成功应用于我国第一个具有自主知识产权的超临界水堆 CSR1000 的堆芯设计中，在国际上产生了重要影响。
上海核工程研究设计院将本项目开发的自主化堆芯设计与分析程序系统作为堆芯核心求解器，成功应用于该院开发的 CAP1400 数字化设计体系中，为提高该设计体系的先进性发挥了重要作用，也为该院进一步开展 CAP 系列的堆型开发奠定了重要基础。将本项目开发的大型压水堆堆腔漏束耦合计算软件，成功应用于 CAP1400 和恰希玛 C3 项目的堆腔辐射漏束计算，为两个项目的核电厂设计提供支撑，产生了重要的社会效益。
中国原子能科学研究院将本项目开发的加速器驱动次临界系统堆芯物理计算程序 LAVENDER 成功应用于启明星 1 号实验装置的分析与实验设计中，为指导该实验装置的设计与实验做出了重要贡献，节省了大量的人力物力，产生了明显的社会效益。
中科院核能安全技术研究所将本项目建立的聚变实验包层中子学分析软件应用到我国 ITER 包层设计的校核工作，该软件可以精确模拟包层的几何结构，计算效率比蒙特卡洛程序提高了 10 倍以上，在保证计算精度的前提下显著降低了包层计算的工作量，为我国高质量完成 ITER 包层方案设计做出了重要贡献。中核武汉核电运行技术股份有限公司将本项目开发的 SIMOR 程序应用于压水堆全范围模拟机中，用于求解三维时空中子动力学方程，将传统的点堆动力学模型升级为三维时空动力学模型，为“华龙一号”等堆型全范围模拟机的研发做出了重要贡献，产生了重要的社会价值和显著的经济效益。
西北核技术研究所将本项目开发的针对复杂几何燃料组件中子学计算程序成功应用于西安脉冲堆的模拟计算和实验设计中，经过与实验结果相比，具有很高的计算精度和计算效率。通过该程序的使用，节省了大量实验成本，并为指导在西安脉冲堆上开展相关实验研究做出了重要贡献，产生了显著的社会效益。此外，以本项目研究的子群方法获得授权的专利“一种获得核燃料组件共振参数的方法”，已转让给国家核电技术有限公司北京软件技术中心，并成功实施于该公司研发的压水堆计算软件包 COSINE 之中，保证该程序具有复杂几何的处理能力。
