本发明涉及粒子输运计算及探测器响应模拟，具体涉及一种基于权窗网格的聚变堆用自给能探测器响应计算方法。
背景技术：
1、聚变堆中强辐射场、高温、电磁干扰等因素使得探测装置的工作环境非常恶劣，加之包层集成空间非常有限，用于聚变堆中的核探测器开发面临着物理和技术上的限制。近年来，欧洲基于iter测试包层模块开发和测试了三种用于中子通量监测的探测器：活化片阈探测器、碳化硅探测器、自给能探测器。与其余两种相比，自给能探测器具有诸多优势：其结构设计坚固耐用、紧凑型高，更适合安置于包层中，能够保证较高的有效辐照面积，且不易对其他组件造成侵入性影响，从而更准确地监测通量水平；自给能探测器在不需要外加偏压的情况下工作，其信号测量方法及读取设备较为简单，极大的降低了堆内集成的难度。
2、针对相关应用背景，目前国际上已有一些研究对于聚变堆用自给能探测器展开了数值模拟工作，但使用的典型多步模拟方法计算精度效果一般。与传统裂变堆相比，聚变堆中主要是能量高达14mev的快中子以及高能光子，其堆内粒子通量密度高，辐照场存在能谱展宽的特征，同时中子、光子输运距离长，使用传统的多步法获得自给能探测器内响应时难以精确考虑聚变堆探测器以外的辐射场，导致对于自给能探测器周围的辐射场模拟存在误差，进而影响自给能探测器内部电流信号响应的模拟计算。目前国际上使用多步法计算聚变堆用自给能探测器得到的电流响应结果与实测值存在较大误差，而聚变堆装置及自给能探测器的完整一步建模及模拟能够精确地考虑聚变堆内辐射场贡献，但一步计算的效率和精度均存在一定问题。
技术实现思路
1、针对自给能探测器在应用于聚变堆通量监测系统中遇到的困难，本发明的目的在于提出一种基于权窗网格的聚变堆用自给能探测器响应计算方法，使用一步法蒙特卡罗计算获得自给能探测器内响应，同时提出了中子-光子-电子耦合蒙特卡罗计算的权窗生成技巧，能够对聚变堆内辐射场进行更加精确的模拟，避免了传统多步法自给能探测器模拟过程中产生的近似误差，能够得到更加精确的数值计算结果。
2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种基于权窗网格的聚变堆用自给能探测器响应计算方法，包括如下步骤：
4、步骤1：读取聚变堆装置及聚变堆用自给能探测器的几何和材料信息，以蒙特卡罗csg构造实体几何方法建立聚变堆装置及自给能探测器模型；
5、步骤2：根据步骤1中构造的聚变堆装置及自给能探测器模型，在全空间几何区域上建立体素网格，网格维度按照mm量级进行构建；
6、步骤3：根据步骤1建立的聚变堆装置及自给能探测器模型和步骤2划分的体素网格，使用蒙特卡罗中子-光子-电子耦合输运方法对聚变堆装置和自给能探测器进行计算，得到全空间网格上的中子、光子、电子通量分布及对应标准差分布；
7、步骤4：根据得到的全空间网格上的中子、光子、电子通量分布，将各个网格上的通量按照式(1)根据所有网格通量的最大值进行归一化，将归一化后的值作为各网格上的权重值，从而构成中子、光子、电子的权窗网格；
8、
9、式中：
10、——网格索引；
11、——网格上的权重值；
12、——网格上的通量；
13、——所有网格通量的最大值；
14、c——计算网格权重值的归一化系数；
15、步骤5：根据步骤4得到的权窗网格，基于权窗网格各网格权重值间的权重梯度对权窗网格进行修正；依据步骤4获得的权窗网格及式(2)、式(3)计算权窗网格源权重修正系数和权窗网格权重梯度修正系数，而后按照式(4)依据这这两个修正系数对于权窗网格中权重值变化剧烈的网格进行修正，得到修正后的权窗网格各网格下的权重值；
16、
17、
18、式中：
19、——权窗网格处的权重值；
20、wwsrc——源权重值；
21、——权窗网格处的权重梯度；
22、——权窗网格权重梯度阈值；
23、——权窗网格处的源权重修正系数；
24、——权窗网格处的权重梯度修正系数；
25、
26、式中：
27、——修正后的权窗网格处的权重值；
28、步骤6：根据步骤5得到的修正后的权窗网格对聚变堆装置与自给能探测器进行蒙特卡罗计算，得到修正后全空间网格上的中子、光子、电子通量分布及标准差分布；若网格上的最大相对标准偏差不满足计算需求，重复步骤4～步骤6，直至最大相对标准偏差满足计算需求，获得最终产生的权窗网格；
29、步骤7：使用步骤6最终产生的权窗网格对于聚变堆装置及自给能探测器进行蒙特卡罗计算，采用一步模拟直接获得自给能探测器内有效电子的计数信息，根据式(5)和式(6)计算得到自给能探测器响应，包括电流响应i和中子灵敏度系数s；
30、i＝neffe (5)
31、式中：
32、neff——有效电子数；
33、e——基本电荷量；
34、s＝i/φn (6)
35、式中：
36、i——电流；
37、φn——自给能探测器灵敏区的中子注量率。
38、与现有技术相比，本发明有如下突出的优点：
39、1.在本发明方法中，采用了基于中子-光子-电子耦合的蒙特卡罗权窗生成方法，针对每一种粒子分别生成对应的权窗网格进行计算，保证了各粒子辐射场模拟的计算精度。
40、2.在本发明方法中，采用了基于权窗权重梯度的权窗修正技巧，避免了在迭代计算产生权窗网格过程中产生的长历史效应，提高计算效率。
41、3.在本发明方法中，采用蒙特卡罗一步计算方法直接对自给能探测器响应进行模拟，避免了多步计算过程中间引入的误差；考虑了仪表管组件相应结构对辐射场和探测器响应的贡献，提高了计算模型的全面性和准确性。
1.一种基于权窗网格的聚变堆用自给能探测器响应计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于权窗网格的聚变堆用自给能探测器响应计算方法，其特征在于：步骤1中以蒙特卡罗csg构造实体几何方法建立聚变堆装置及自给能探测器模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于权窗网格的聚变堆用自给能探测器响应计算方法，其特征在于：步骤2中建立体素网格，网格维度按照mm量级进行构建。
