Развитие программного обеспечения для моделирования переноса низкоэнергетических частиц в комплексе программ MARS

• Автор: Курочкин, Игорь Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Метод МонтеКарло в моделировании ЯЭК

1 1 Основные уравнения теории переноса

1.2 Моделирование процесса переноса

1.3 Образование низкоэнергетических частиц в ЯЭК.

Групповое кинетическое уравнение.

1.5 Принципы построения программного обеспечения

2. Пакеты программ для моделирования переноса излучений

2.1 Программные пакеты моделирования ЯЭК.

2.1 1 Пакеты на основе моделирования эксклюзивных со

бытий .
2.1 2 Пакеты на основе моделирования квазиэксклюзив
ных событий .
3 Пакеты на основе моделирования инклюзивных событий .
2.2 Модели рождения ЭЧ в ЛЛвзаимодействиях
2 2.1 Прямое моделирование.
2 2 2 Аппроксимация экспериментальных сечений
2 3 Программы моделирования переноса НЭЧ. 4
2 4 Системы подготовки ядерных данных
3. Моделирование НЭЧ в комплексе программ
3 1 Особенности комплекса программ .
3 2 Инклюзизное рождение НЭЧ.
3 2 1 Рождение НЭЧ в ЛЛвзаимодействпях
3 2 2 Рождение НЭЧ в фотоядерных реакциях.
3 2 3 Рождение НЭЧ при рзахвате
3 3 Груипое приближение переноса НЭЧ .
3 4 Расчет энерговыделения при переносе НЭЧ .
3.5 Методы минимизации дисперсии при переносе НЭЧ
3.6 Программный модуль .
3.7 Подготовка групповых констант в пакете .
3.7.1 Процедура подготовки групповых констант
3.7.2 Формат .
3.8 Верификация программных модулей
3.9 Программное окружение пакет
4. Практические приложения
4 1 Фоновые условия в эксперименте I
4.2 Выход нейтронов из вольфрамовой мишени .
4.3 Моделирование нейтронных спектров в атмосфере
4.4 Эффективные дозы облучения для населения вследствие
выбросов радиоактивного воздуха из системы вентиляции БАК .
Заключение
Приложение А
Расчет выхода радионуклидов
Приложение В
Активация воздуха на БАК.
Приложение С
Расчет эффективных доз для населения БАК.
Библиография


Монте-Карло делают его, по-сушеству, единственным методом, позволяющим моделировать развитие ЯЭК в произвольной геометрии при наличии электрических и магнитных полей. К недостаткам метода следует отнести его относительно медленную скорость сходимости. Поэтому особое внимание отводится разработке эффективных алгоритмов и моделей транспорта частиц и их взаимодействия со средой, а также их программной реализации на основе общих принципов построения программного обеспечения. Общая физическая постановка задачи описания развития ЯЭК в веществе сводится к следующему Рассматривается процесс переноса частиц (излучения) от некоторого источника. Источники излучения могут быть внешние или внутренние (локальные или распределенные). Попадая в вещество, часгицы могут рассеяться, поглотиться, распасться, образовать новые частицы или вылететь из рассматриваемой области. Ядерно-электромагнитный каскад можно представить в виде последовательности элементарных процессов Вероятность взаимодействия или распада частицы пропорциональна пройденному ею пути. Предполагая, что плотность потока частиц много меньше плотности ядер вещества, т. П, г)1. Е,й,г) = у-‘ф(г,Е,й,{) (1. Ветчина у(г, ? Е, П, 4) + йу<р}{? У] / <4П' | <4Я'Еу(г, ? Д*), (1. Е,П,4)|с = рО](гс,Е, П,4) при (П,п0) < 0, (1. С). Существует еще одно важное услозие, которое необходимо учитывать при рассмотрении уравнения переноса, - условие непрерывности плотности потока <^(г, Е, П, ? Изменение плотности потока частиц сорта за время ( в рассматриваемом элементе фазового пространства с1г(1Е (. Утечкой частиц из элементарного объема (1г без изменения Е и П: ЧЪ(? Убылью частиц из-за их упругих и неупругих взаимодействий с ядрами, в результате которых изменяются Е и П частицы: ЕДг, Е)^(г, ? П,? Здесь Е;(г,? При этом сама частица либо сохраняется, либо поглощается средой. Распадом частиц, если частицы нестабильны. Е, П, ? Здесь - макроскопическое сечение распада частицы, при этом частица сорта 2 исчезает, порождая частицы других сортов. Е)^р3{т, ? П,? Приростом числа частиц, вызванным упругими и неупругими ядер-ными взаимодействиями или распадами, при которых частицы сорта ? Е П',? Ех;(г,? В ряде прикладных задач важно знать не поток частиц, а поток энергии этих частиц. В этом случае наиболее полная информация о поле излучения задается пространственно-временной энергетически-угловой плотностью потока энергии частиц* 7(г,? П,? П,? Во многих практических задачах требуется знание менее детальных характеристик поля. Интегрированием функции <^>(г, ? Ф = /* / ^(г, Е, о, 0^, (1. Р(г,Е) = / <Й 1<р(г,Е,П,1)с1Я, (1. Б действительности потерн энергии заряженной частицей приставляют собой послсдовл-тепыюсть . Дш| г| срешшалыюе ссчсние ял рного взаимодействия (расплла)опрсдс1яст вероятность того, что частиц. П = р(г, Е) СІЕ, (1. Основное внимание в ТПИ уделяется стационарным уравнениям5. Нестационарные уравнения [] в обшем случае можно формально свести к стационарным, используя, например, преобразование Лапласа []. Поэтому, когда плотность потока не зависит от времени, уравнение (1. Ь,ъ = 5„ (1. ЕДг, ? Е^(г, Е)-? К&3 = (їй' ] гі? Еу(г, Е' -> ? П) - оператор рассеяния. Нахождение решений уравнения переноса в явном виде является весьма сложной математической задачей даже в простейшем случае для бесконечной и однородной среды, тогда как реальная геометрия всегда ограничена и, как правило, неоднородна. Уравнения (1. Решения уравнения переноса обладают общими свойствами. В силу того, что оператор Ь3 может коммутировать с некоторыми операторами преобразовании координат, решение уравнения переноса инвариантно при различных преобразованиях системы координат: сдвиге и ортогональных преобразованиях Следствием такой инвариантности может быть симметрия плотности потока или теорема взаимности0. Сташ! Ссли функции Е;(г, Е), Е(г,? Е, П' -* П) и граничные условия зависят толы о от начала юорлинат до точ»и г, и если Е(г,Е' —> Е,И' -> П) инвариантна относительно вращении, тс Цг, Г' —* Е,ії —> її) = ? Е' —> ЕуІЇ П), то оператор І} юммутирует с любым сртогоналі ным щн.