用EGSnrcMP蒙特卡罗程序研究单能电子吸收实验中的影响因素

运用EGSnrcMP蒙特卡罗程序模拟了不同能量单能电子在铝吸收体中的吸收,画出吸收曲线,并将模拟结果与实验结果进行比较.在模拟条件与实验条件一致的情况下,模拟值与实验值得到了很好的符合.本文还通过改变模拟计算的条件,讨论了实验条件对电子吸收规律测量的影响.

堆用蒙特卡罗程序MOI并行性能分析

蒙特卡罗方法(Monte Carlo method)是目前计算反应堆堆芯物理参数的重要方法。随着高性能多核计算机的发展,采用并行方法改进堆芯燃耗程序成为提高运行效率的主要方法。文章研究了蒙卡燃耗计算程序MOI的并行机制,并通过运行秦山堆芯算例,对并行性能进行了测试和分析。

单能电子在物质中输运的EGSnrcMP蒙特卡罗模拟

运用蒙特卡罗程序EGSnrcMP对不同能量的单能电子在几种物质中的输运进行了模拟,得出了单能电子在物质中输运时几个重要物理量的变化规律,并将计算得到的结果与Harder等人的实验结果及一些经验公式进行了比较,取得一致的结论。

蒙特卡罗粒子输运程序JMCT研制

介绍了具有自主知识产权的蒙特卡罗(MC)粒子输运程序JMCT的初步研制成果。JMCT基于三维组合几何支撑软件框架JCOGIN,采用模块化,分成多层管理结构,可处理多群碰撞和连续能量碰撞,可进行粒子并行和区域分解并行两种并行方法,并具有良好的可扩展性和高速通信技术,同时配有可视化建模前处理软件。介绍了JMCT采用的多群物质碰撞机制,展示了程序模拟计算测试模型的结果,与MCNP程序计算结果一致。JMCT串行计算速度相比MCNP提高了约3倍;在20 480个处理器核上模拟2×109样本,并行效率可达70%。

四种蒙特卡罗程序的比较计算

为研究4种不同蒙特卡罗程序FLUKA、GEANT4、EGS(包括EGS4和EGS5版本)的一致性及其差异,利用Crannell实验模型作为算例进行比较计算,并与实验结果进行比较。分别用4种程序模拟了能量为1 GeV的电子束射入圆柱状铝靶中的粒子输运过程,得到了不同半径范围内的能量沉积百分比深度曲线。比较表明,4种程序得到的曲线基本一致,也与实验数据相符,其中,GEANT4的结果差异略大;4种程序花费的计算时间有较大差异,经分析,很可能是源于它们对电子输运过程的具体处理方法的不同。

蒙特卡罗程序并行计算研究

研究了 MCNP程序并行化计算的实现 ,推导得到了蒙特卡罗程序并行计算的数据综合方法 ,并用实例验证了此方法的正确性。采用蒙特卡罗程序多 CPU并行计算 。

面向计算思维的蒙特卡罗C语言程序设计案例探究

在C语言程序设计课程的教学实践环节中,引入计算机模拟案例是培养学生计算思维能力的有效手段之一。文章从蒙特卡罗算法思想入手,针对蒲丰投针问题引出3种计算π的统计学方法,有针对性地讨论计算机随机数和模拟多种分布的随机事件,以培养学生的计算思维能力。

投资组合风险价值蒙特卡罗模拟的程序设计

本文在投资组合风险价值公式的基础上,给出了其投资组合风险价值的蒙特卡罗模拟步骤,设计了求解投资组合风险价值的计算程序,提高了其计算效率。

反照蒙特卡罗方法和MORSE-ALBC程序

为解决大型空腔内的辐射散射及大尺寸孔缝的辐射泄漏问题,开展了反照蒙特卡罗方法研究。在引进开发基础上,经过改进,功能扩充,形成了具有反照功能的蒙特卡罗程序MORSE-ALBC。以它为主体,建立了辐射泄漏计算程序系统,并运用该系统进行了反应堆压力容器绝热层缝中子泄漏计算研究。

三维堆芯连续能量蒙特卡罗程序用于HFETR零功率物理实验计算分析研究

采用三维堆芯连续能量蒙特卡罗程序(MCNP)对高通量工程试验堆(HFETR)零功率物理实验进行计算分析。从计算结果可以看出,在零功率反应堆上,径向铍反射层应当考虑金属铍中的杂质和密度修正,同时需要考虑控制棒过渡段的10B含量修正;而HFETR上的铍块则可以认为是纯金属铍,控制棒过渡段中10B含量也需另作考虑。从计算结果来看,多数参数(堆芯中子有效增殖系数keff、中子通量密度相对分布、γ剂量率相对分布以及多数部件反应性价值)均较好满足误差要求,而个别小反应性部件计算误差较大可能与MCNP程序模型有关。

基于蒙特卡罗法的缓发中子探测装置设计

为提高缓发中子探测装置的灵敏度,设计了基于蒙特卡罗法的缓发中子探测装置。采用蒙特卡罗N⁃粒子传递代码(MCNP)程序和Geant4程序解决复杂螺旋管建模难点问题,完成基于BF3探测器的缓发中子探测装置模型建立及粒子输运设计,从而计算缓发中子探测效率。计算结果表明,可能由于MCNP和Geant4程序对H原子的慢化数据库或物理模型不一致,引起两种方法计算的结果误差为17%。但BF3探测器对螺旋管内中子探测效率均较高,不影响缓发中子探测装置的螺旋管状源项设计。该设计对中子探测装置的效率设计具有一定的借鉴意义。

辅助场量子蒙特卡罗方法的Python实现及应用

辅助场量子蒙特卡罗方法是强关联电子体系常用的数值计算方法.使用Python语言,实现了单带Hubbard模型的辅助场量子蒙特卡罗数值计算的图形用户界面程序,并利用该程序计算了二维四方格子的基态能量.所实现的程序可以作为下一步开发的基础,解决其他强关联问题.

蒙特卡罗程序DPM的并行化及其在精确放射治疗中的应用

目的:针对蒙特卡罗程序DPM(Dose Planning Method)计算时间不能完全满足临床要求的问题,本文研究DPM的多进程并行化,并将其应用于精确放疗。方法:利用多核计算机系统,各处理器平均分配计算任务(粒子数目),主处理器负责读入并播发DPM输入信息,从处理器读取播发信息并完成初始化;各处理器并行计算并将剂量计算结果写入缓冲池;在模拟过程的最后阶段,主处理器收集各从处理器的剂量计算结果并处理输出。结果:基于均匀水模和临床病例,对DPM并行计算和串行计算的计算结果和计算时间进行对比分析,结果显示两种计算程序得到的百分深度剂量曲线和不同深度的离轴剂量曲线吻合,显示出DPM并行代码和串行代码的计算精度相同。串行代码在模拟临床病例时需要37.2min,而并行代码在4个处理器上只耗费了10.1min,显示出并行模拟具有很好的加速比。结论:本文研究的并行化技术可以大幅提高DPM剂量计算速度,对于DPM应用于临床放疗计划中的剂量计算具有重要意义。

伽玛辐照装置钴源排布界面程序的开发和应用

采用MATLAB App Designer软件,基于点核积分法、蒙特卡罗方法原理,设计了伽玛辐照装置钴源排布效果界面程序。界面程序可模拟钴源手动排布操作和自动排布计算过程,实时显示操作模块钴源位置变化和整个源强效果图,并可快速计算源架表面剂量分布和产品空间剂量分布图。在预期的参数条件下,通过导入钴源活度、位置等信息参数,界面程序可自动排源计算和选取最优排源方案。界面程序导出的排布方案,可用于GEANT4蒙特卡罗程序直接运行,从而验证排布方案准确性。通过对不同钴源活度在集中和分散两种排布方式计算比较,结果表明界面程序与GEANT4计算有较好的吻合性。在新增钴源或调整排布方案时,对选择最优方案和提高钴源能量利用率、辐照装置产能等方面起到重要作用。

MCNP-4C多粒子输运蒙特卡罗程序的MPI并行化

MCNP程序是由美国Los Alamos国家实验室研制的一个大型、多功能的粒子输运蒙特卡罗程序，可计算任意三维复杂几何系统内的中子、光子、电子或中子-光子-电子耦合输运问题，还可计算临界系统的多种本征值问题。MCNP程序的用户遍及全球，国内用户保守估计也在百家以上，过去主要应用在核科学领域，如今已推广到包括医学在内的许多领域。由于蒙特卡罗计算具有数据独立、循环粒度大、负载均衡的特性。因此，很适合作并行计算。虽然从MCNP-4A程序开始，MCNP程序具有了PVM并行计算功能，但并行系统的开发一直存在这样那样的问题，以致无法正常运行。由于MCNP程序有巨大的计算需求和计算量，我们每年使用MCNP程序完成的计算量就超过万CPU小时。许多问题采用串行计算，时间周期太长。因此，迫切需要研究缩短计算周期的并行程序。

基于蒙特卡罗方法的中子屏蔽材料设计

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP,设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料,模拟计算了镅-铍(Am-Be)中子源产生中子对该材料的透射率;研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响;根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子(慢中子、中能中子、快中子)具有的不同屏蔽性能。研究发现:B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异;但随着B4C质量分数的增大,屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。

大亚湾核电站周围海域水生生物人工放射性核素辐射剂量率的蒙特卡罗计算

为了定量研究核电站液态流出物对水生生物的辐射,建立了核电站周围海域水生生物辐射剂量模型,用MCNP程序对大亚湾11种辐射参考生物的人工核素辐射剂量率进行了计算.生物体建模时采用2个椭球体模型,分别模拟全身和器官团.选取了对生物影响最大的9种人工核素作为源项逐一模拟.最后以137Cs、90Sr、110mAg三种核素为例,根据其海水中的比活度计算出生物的吸收剂量率.结果表明在正常工况下大亚湾水生生物受到的辐射剂量是安全的,而且生物浓缩核素的内照射贡献了98%以上的辐射剂量.即使是在非正常工况下,海水中放射性核素含量升高,但只要比活度尚未超过海水水质标准的比活度限值,水生生物受到的剂量(最大剂量约3.420 mGy/a)仍然是安全的.本研究结果可用于评价核电站对海域生态环境的影响,以及水生物种的辐射防护工作.

蒙特卡罗区域分解并行计算中确保串并行结果一致的伪随机数应用

物理建模的精细化和三维模拟给蒙特卡罗粒子输运计算的规模成千上万倍的增加,甚至超过单核内存的最大规模,仅仅依靠传统的粒子并行蒙特卡罗计算无法实现对模型模拟,区域分解并行是可能的解决方法之一.然而区域分解带来了粒子在各区域间进行迁移,导致现有的伪随机数应用方式无法确保串行计算和并行计算的结果一致.针对这种现象,本文提出赋予粒子随机数属性和动态派生次级粒子随机数的技巧来确保区域分解并行计算的串并行结果一致.

空间质子屏蔽材料优化选择的蒙特卡罗模拟

本文考虑在地球内辐射带、轨道高度为556 km、轨道与赤道倾角为90°的飞行器空间的质子环境,对不同的单质屏蔽材料(铝、钨、钽、铅等)和含钨复合涂层,利用SHIELD程序进行蒙特卡罗(M-C)模拟,分析了经过屏蔽材料层后在硅材料中产生的能量沉积、非电离能损(Non-Ionizing Energy Losses,NIEL)、透射质子能谱、二次粒子及其能量和核反应生成的核素等计算结果,并进行了屏蔽材料组分和排序的优化选择。

医用直线加速器治疗头的蒙特卡罗模拟

本文使用蒙特卡罗模拟软件BEAMnrc,构建出加速器治疗头各部件,并进行6MV电子束经过钨靶产生光子束在加速器治疗头各部件中的传输模拟,获得源皮距为100cm,射野大小为10cm×10cm的开放野治疗平面上的粒子相空间信息。并用BEAMDP程序对该粒子相空间数据进行了分析,得到源模型所在平面的光子和电子的注量、能谱、角分布、平均能量等信息。