近日，《原子能科学技术》2026年第10期以《基于随机特征线方法的高保真辐射屏蔽计算程序THETA研发及应用》为封面文章，集中介绍浙江大学物理学院、浙江近代物理中心张乾研究团队在中子输运理论与核工程辐射屏蔽计算领域的系列进展。这是浙江大学首次在国内核科学技术领域学术期刊发表封面论文，也是物理学院在这一研究方向取得的一项具有标志性意义的成果。

《原子能科学技术》2026年第10期封面

直面难题：让复杂条件下的中子输运计算更可靠

辐射屏蔽计算是核设施设计、运行评估与安全分析的重要技术基础。对于反应堆等复杂工程系统，中子穿越结构材料后可能经历多次散射与吸收，局部通量极低，准确预测其分布十分困难。传统离散纵标方法虽然具有较高的全局计算效率，却可能因角度离散产生“射线效应”；蒙特卡罗方法能较好描述复杂几何与粒子输运，但在深穿透、低通量区域常面临有效采样不足、统计效率下降的问题。

方法突破：随机采样与确定性输运优势互补

围绕这一难题，研究团队系统发展了随机特征线方法（the random ray method，TRRM）：在特征线方法框架中随机选取空间起点和飞行方向，再沿特征线开展确定性输运扫描，以随机相空间求积与确定性求解相结合的方式，提高复杂辐射场计算的适用性。

研究结果表明，TRRM能够有效消除固定离散角度导致的射线效应；在通量衰减6～7个数量级的深穿透区域，仍能维持稳定统计精度。在文章报告的算例中，相较标准多群蒙特卡罗方法，其计算品质因子提升可超过4个数量级。研究团队还引入线性源近似，在保持计算精度的同时，降低对细空间网格的依赖，减少存储与计算开销。

从算法到程序：THETA通过多层次工程验证

基于上述方法，团队研发了三维粒子输运计算程序THETA，并按“理论基准—实验基准—工程案例”的路线开展验证，涵盖VENUS-3、PCA-Replica实验基准和H.B. Robinson Unit 2（HBR-2）商用压水堆。在HBR-2验证中，压力容器内监督盒与压力容器外腔室剂量计的计算值相对实验值的平均偏差分别为5.4%和13.3%；在全局通量衰减超过10个数量级的范围内，计算仍保持较均匀的统计不确定度。

面向更复杂的核工程应用，THETA正进一步拓展CAD与非结构网格输运、History-based/Event-based GPU并行、首次碰撞源，以及正向／共轭随机特征线与FW-CADIS权窗生成等功能，探索与蒙特卡罗减方差方法的协同。相关进展推动TRRM从新型输运计算方法逐步走向高保真三维核工程计算技术体系。

从理论与算法创新，到自主程序研发和工程案例验证，这项研究体现了物理学基础问题、先进计算方法与核工程需求的深度交叉。此次封面论文发表，也为浙江大学相关成果在国内核科技学术共同体中的交流与传播提供了新的窗口。

六十余载同行：我国核科技领域的代表性学术期刊

《原子能科学技术》创刊于1959年，是我国第一本核科技领域学术期刊。期刊由著名核物理学家钱三强先生倡议创办，郭沫若先生题写刊名，现由中国原子能科学研究院主办。六十余年来，该刊伴随我国核科技事业的发展，持续刊载核科学与技术领域的基础研究、方法创新和工程应用成果，是连接科研机构、高等院校与核工业实践的重要学术交流平台。

作为国内外公开发行的核科技类核心期刊，《原子能科学技术》被EI Compendex、中国科学引文数据库（CSCD）等收录，并入选北京大学中文核心期刊；在中国核学会发布的2024年核领域高质量科技期刊分级目录中位列T1级。该刊还曾获“百种中国杰出学术期刊”“中国精品科技期刊”等荣誉。此次浙江大学研究成果获选封面文章，既体现了研究工作的学术价值，也展示了学校在核科学技术交叉研究方面的持续探索。

论文信息

论文题目：基于随机特征线方法的高保真辐射屏蔽计算程序THETA研发及应用

作者：张乾、秦帅、田湘椿、李嘉诚、李诗弘、张俊杰、姜浩驰、张楚添

单位：浙江大学物理学院、浙江近代物理中心

期刊：《原子能科学技术》2026年第10期（封面文章）

DOI：10.7538/yzk.2026.youxian.0540

链接：https://mp.weixin.qq.com/s/L5zeBecJLcLfSCjUjkv2wQ