MATLAB中子输运方程数值模拟工具包

资 源 简 介

该MATLAB项目实现了中子输运方程的离散化数值求解，可计算反应堆临界状态的有效增殖因子keff，模拟不同几何构型下的中子通量分布，并分析控制棒插入对功率分布的影响。适用于核工程研究与教学。

详 情 说 明

基于中子输运方程的核反应堆临界与功率分布数值模拟分析系统

项目介绍

本项目是一个用于核反应堆物理分析的数值模拟系统，核心目标是求解中子输运方程（Boltzmann方程），实现对反应堆临界特性与功率分布的高精度计算。系统采用先进的数值方法，能够模拟复杂几何构型下的中子行为，为反应堆设计、安全分析提供可靠的理论工具和数据分析支持。

功能特性

• 中子输运方程求解：采用离散纵标法（SN方法）对角度变量进行离散，结合有限差分法处理空间变量，实现中子输运方程的高效数值求解。
• 临界计算：通过迭代算法计算反应堆的有效增殖因子（keff），精确判定反应堆的临界状态。
• 功率分布模拟：计算并输出反应堆在稳态工况下，不同能群的中子通量密度空间分布，进而得到功率分布。
• 控制棒价值分析：模拟控制棒插入深度变化，分析其对keff及功率分布的影响，评估控制棒的反应性价值。
• 结果可视化：提供中子通量空间分布（三维）、能谱特性、收敛曲线等结果的图形化展示，便于直观分析。

使用方法

1. 准备输入文件：根据项目要求，准备包含反应堆几何参数、材料截面数据、边界条件、能群结构、控制棒位置及计算精度等信息的输入文件。
2. 运行主程序：执行系统的主程序入口，启动计算流程。
3. 监控计算过程：程序将输出迭代过程中的keff值、收敛残差等信息，用户可监控计算状态。
4. 获取输出结果：计算完成后，系统将生成包含keff最终值、中子通量分布数据、收敛分析报告等的输出文件。
5. 结果分析与可视化：利用系统提供的可视化功能或导出数据，对计算结果进行分析，如查看功率分布图、能谱图等。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux 发行版，或 macOS。
• 编程环境：MATLAB (推荐 R2018a 或更高版本)。
• 内存：建议 8 GB RAM 以上，处理大型模型时需更大内存。
• 存储空间：至少 1 GB 可用空间用于存储程序、输入数据和结果文件。

文件说明

主程序文件作为整个系统的核心控制与执行入口，其功能涵盖了从初始化参数、读取输入数据，到调用核心算法进行中子输运计算、临界迭代，直至最终结果输出与可视化的完整流程。具体而言，它负责协调离散纵标法和有限差分法的执行，管理源迭代和特征值计算的收敛过程，并生成包括有效增殖因子、中子通量分布在内的关键物理量的计算结果。