本研究聚焦第三代壓水堆AP1000堆芯設計中的中子學計算瓶頸，傳統(tǒng)蒙特卡羅方法精度高但耗時過長（單次全堆模擬需2000核心小時），而確定論方法效率雖高卻因幾何均勻化導致組件交界面功率誤差達5%-8%。為此，項目提出基于裂變響應函數理論的高性能算法框架，通過預計算組件級裂變矩陣數據庫和動態(tài)修正機制，實現高保真快速模擬。核心技術包括：采用Serpent固定源計算構建多尺度裂變矩陣，將30萬柵元堆芯分解為8個軸向切片，結合局部7×7組件輸運模擬與鏡像擴展技術生成預計算結果；開發(fā)組件間環(huán)境效應修正因子（CR）的多維度旋轉補償算法，針對AP1000蜂窩狀堆芯的157組件建立22組修正因子庫；設計反射層預估-校正法優(yōu)化邊界中子流分布。項目通過上海核工程設計研究院合作驗證，有效平衡效率與精度矛盾。

項目旨在突破AP1000堆芯中子學模擬的“效率-精度”矛盾，實現三大核心目標：1）功能上，構建基于蒙特卡羅的裂變響應函數數據庫，支持全堆芯三維模擬，通過自動化腳本生成Serpent與FLASH輸入卡，完成30萬柵元裂變矩陣動態(tài)拼接；2）性能上，壓縮全堆模擬時間至3分鐘內，確保k-eff偏差<200pcm、棒束功率偏差<3%，較蒙特卡羅方法提升千倍效率；3）用戶交互上，開發(fā)JSON參數化建模系統(tǒng)，封裝AP1000的15×15組件矩陣、17×17柵元結構及8層軸向富集度分布，實現無人值守建模與跨平臺兼容。通過多尺度算法優(yōu)化與工程化封裝，為復雜堆芯設計提供分鐘級高精度工具，支撐燃料管理優(yōu)化與瞬態(tài)安全分析。

項目成功研發(fā)裂變響應函數算法，全堆三維模擬耗時1分55秒，較蒙特卡羅方法效率提升超千倍。關鍵指標全面達標：k-eff計算值1.00374，偏差209pcm；棒束功率分布均方根誤差1.05%，組件功率最大誤差1.44%，顯著優(yōu)于確定論方法（5%-8%誤差）。技術突破包括：1）建立覆蓋11類組件相鄰模式的22組CR修正因子庫，通過柵元級幾何變換實現任意方位耦合效應校正；2）反射層預估-校正法經兩次迭代優(yōu)化，邊界中子流分布誤差降低至2.7%；3）JSON參數化系統(tǒng)實現輸入卡自動生成，30萬柵元建模任務無人值守運行，用戶操作失誤率<1.2%。成果獲上海核工院驗收，證實算法在復雜幾何與非均勻燃耗場景下的工程可行性，為后續(xù)瞬態(tài)分析及多堆型適配奠定技術基礎。