蒙特卡罗方法

摘要： 针对利用蒙特卡罗方法直接模拟计算中子及次级γ在高空大气中大空间长距离输运时遇到的有效粒子数太少、计算时间长及计算误差大等问题,建立了中子及次级γ在高空非均匀大气输运的几何模型,模拟了瞬发中子及次级γ在高空中长距离输运过程,并针对粒子输运特性开展了相应的减方差方法研究。通过对源偏倚、几何分裂、强迫碰撞、权窗、指数变换和DXTRAN球等减方差方法的比较研究发现,综合应用源偏倚、几何分裂和DXTRAN球的方法可有效降低中子及次级γ模拟结果的相对偏差,FOM因子分别提高了39倍和13倍。在此基础上,加入合理设置参数的时间分裂算法可进一步降低计算中子及次级γ时间谱的相对偏差。研究结果表明,综合应用源偏倚、几何分裂和DXTRAN球组合方法可得到20~40 km范围内的中子及次级γ射线注量,相对偏差小于1%,且FOM因子随粒子数的增加而趋于稳定。

摘要： 氢原子束在大气传输时,束流粒子与大气粒子碰撞电离形成的大气剥离效应,以及和大气剥离产生次级粒子碰撞电离形成的自剥离效应,是造成氢原子束能量损失的重要机制。考虑到自剥离效应成因复杂,虽然目前已有一些理论方面的研究结果,但对其发生机理和对束流损失效果尚未有实验或数值模拟方面的工作,因此,通过对自剥离效应的发生机理和对束流损失的影响进行分析,进一步完善了自剥离效应理论,在通过束流传输方程验证了粒子云网格-蒙特卡罗法对氢原子束大气传输仿真模拟适用的基础上,将仿真结果与自剥离理论进行了对比,验证了自剥离效应理论的适用性。模拟结果表明,自剥离效应是由束流被大气电离产生的带电次级粒子团在地磁场的影响不停地穿越束流导致的,且自剥离效应的强弱与原子束的密度有关,束流密度越大,自剥离效应越强,对束流的影响越大。

摘要： 俄罗斯科学院的KHISAMUTDINOV A I等进行了与脉冲中子测井有关的数学建模问题研究,在基于非弹性散射脉冲中子伽马测井(PNGL-is)的核地球物理技术背景下研究输运方程的正演和反演问题。分析了14.1 MeV脉冲源快中子的分布,研究了非弹性散射的伽马量子分布;粒子分布用蒙特卡罗方法计算;利用基于非弹性散射脉冲中子伽马测井测量数据评价了岩石元素组成的问题。

摘要： 为了简化交通流模拟的过程,保持预测参数的多样性和准确性,在研究了蒙特卡罗方法基础上,设计了自由流道路和控制流道路交通噪声预测的概率模型。同时,对实测结果进行分析,提出了一种基于车辆噪声排放概率分布模型的交通噪声预测方法。通过仿真分析,提出的方法与传统动态交通噪声模型相比,提出的方法泛化能力更强,预测结果更加符合实际情况。仿真结果进一步验证了提出方法的有效性及实用性。

摘要： 为了丰富土壤含水率的测量手段,拓展宇宙射线缪子技术在农业工程领域的应用,该研究提出了利用宇宙射线缪子监测土壤含水率的方法,即通过放置在土壤中的缪子探测器测得的宇宙射线缪子计数来反推出土壤含水率。利用蒙特卡罗程序FLUKA对不同含水率的土壤建模并进行数值模拟,得出土壤含水率的探测分辨率,进一步得到最佳的缪子探测器放置深度。结果表明,探测半径与探测器放置深度相关,将探测器放置在地表下方80 cm深度处时,探测半径为6.2 m,此时当探测时长为2 h时,对土壤含水率的探测分辨率可以达到0.1 cm^(3)/cm^(3);当探测时长达到8 h时,探测分辨率可以达到0.05 cm^(3)/cm^(3)。相较于60、70、80、100、110、120 cm等不同深度,探测器放置在地表下方90 cm处时,在相同探测时长条件下,土壤含水率的探测分辨精度最高,达到0.038 cm^(3)/cm^(3)。验证试验结果表明,缪子计数值的变化可以反映出待测物质质量厚度的较小变化。相较于传统的点测量方法和宇宙射线中子法,该方法的探测范围适中(探测半径为6~8 m),且测量结果不易受土壤密度之外的因素影响,可以作为其他监测技术的重要补充,具有广阔的应用前景。

摘要： 基于后处理生产的^(3)He中子探测器,开展了桶型中子探测效率标定装置的材料选择及功能结构设计分析,使用MCNP程序构建了装置及^(3)He探测器的相关计算模型,根据生产过程及设计需求,分别分析了桶型中子探测效率标定装置慢化层的慢化效果,及不同位置多根^(3)He管中子探测器的探测效率,并计算了源管、探测器上方及屏蔽体周围的剂量,结果表明该装置的慢化能力及屏蔽效果良好,放射性剂量水平满足辐射防护要求。

摘要： 目的基于蒙特卡罗方法深度剖析医用电子直线加速器电子线束流特性,并系统分析该特性对人体剂量分布的影响。方法使用EGSnrc系列程序建立医用电子直线加速器6 MeV与9 MeV机头模型,通过实际测量数据验证模型的可靠性,分析电子束流能谱与能量注量成分差异;对两种射线源在水与软组织百分深度剂量(Percentage Depth Dose,PDD)与Profile的结果进行修正,探索一种快速计算电子线剂量的方法;分析电子线在软组织与肺组织模体下的PDD特性与CT图像上的剂量分布,评估电子线二维照射时对肺的损伤。结果6 MeV电子源产生的电子线平均能量约为4.2 MeV,X线平均能量约为0.8 MV,9 MeV电子源产生的电子线平均能量约为6.9 MeV,X线平均能量约为1.0 MV。在模体入射表面,射野范围外依然具有较强的散射电子与高能X射线。水模体与软组织修正因子在6 MeV与9 MeV电子源照射时最大值达1.15与1.17,且随深度变化较大。肺组织剂量跌落区为软组织的3~4倍,同时交界面会发生轻微的剂量跃变,肺组织会形成高剂量区。结论蒙特卡罗程序进行电子线剂量计算时在个性化分析与精确度方面具有一定优势,在快速估算电子线照射的射野参数时应充分考虑修正因子,降低X线污染对于正常组织的影响,对于大野电子线照射时应当注重肺损伤评估。

摘要： 采用蒙特卡罗方法模拟光子在散射介质中传输的物理过程,研究发散光束对消光法粒径测量的影响。将平行入射光条件下数值结果与Lambert-Beer模型进行对比验证,分析了入射光发散角变化对消光光谱的影响。搭建基于发散光束的消光实验平台,分别在入射光平行和发散条件下测得三种聚苯乙烯乳胶球标准颗粒消光光谱,其与蒙特卡罗模拟结果变化趋势基本一致。数值和实验消光谱的粒径反演结果表明:随发散角增大,测得粒径与标称值误差越大,发散角为5°时粒径的反演误差均在4.62%以内,但发散角为20°时标称粒径0.2、0.8、2.88μm的颗粒样品测量误差分别为4.25%、12.75%、-9.55%。进行误差修正,通过蒙特卡罗方法建立的发散光束数值模型构造系数矩阵,对粒径0.8μm的颗粒在发散角为5~20°的实验消光谱反演,误差在2.00%以内。

摘要： 堆内熔融物滞留(IVR)作为反应堆严重事故的关键缓解策略,目前已广泛应用于新一代压水堆(PWR)。针对IVR的有效性,如熔融池内对流、下封头传热、壁面临界热流密度(CHF)的估算等研究,是该领域数年来的热点。针对上述问题,国内外先后开展了数起实验,如COPO、BALI、SEMICO、COPRA等,并基于实验结果展开了大量数值模拟,以探索IVR下的传热规律,为其性能及设计提供参照。本文基于中子物理蒙特卡罗程序RMC对压力容器下封头熔融池模型进行了细网格建模及材料填充,并通过燃耗/衰变热计算DEPTH程序构建了熔融池内热源时序模型。研究结果显示,该模型能体现熔融池内热源变化趋势,得到的时序数据对IVR的进一步研究有重要意义。

摘要： 多物理耦合计算在众多领域都有重要应用.如果其包含粒子输运过程,用蒙特卡罗方法模拟粒子输运常占据大部分的计算时间,因此多物理耦合计算中动态输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法意义重大,其不可避免地依赖于大规模并行.基于动态输运问题的特点,本文提出了两种新方法:一是针对输运燃耗耦合计算的新型计数规约算法;二是动态输运计算样本数自适应算法.两种算法都能在保持计算结果基本不变的前提下使计算时间大幅减少,从而提高了效率.

摘要： 化工生产中可能因事故产生高速抛射的碎片,从而导致人员伤亡和工艺设施的破坏.本文给出了储罐爆炸碎片抛射距离的具体计算方法.介绍了蒙特卡罗方法模拟的流程及运用此方法模拟高压储罐爆炸碎片抛射距离的算法.运用Matlab软件数值模拟的结果对其进行统计分析,计算出碎片抛射距离的分布函数和概率密度函数,从而确定碎片抛射的危害范围.

摘要： 针对自主设计的贮存24组燃耗深度为45GWD/MTU的乏燃料组件的CHN-24型专用容器临界及辐射屏蔽问题,采用蒙特卡罗程序MCNP,建立CHN-24容器临界及辐射屏蔽计算模型.计算表明:正常和浸水事故下CHN-24型容器内的有效增殖因数Keff,正常贮存条件下乏燃料的Keff为0.282;发生浸水事故时,Keff随着容器内水位升高逐渐增大,注满水时Keff达到最大值0.706.容器表面剂量当量率随浸水量增大而减小;当无水浸入时,容器表面及距表面2m处的最大剂量当量率值分别为0.38mSv/h、0.06mSv/h.以上均符合国际原子能(IAEA)规定的临界及剂量安全标准,同时表明蒙特卡罗方法可应用于乏燃料容器的临界及辐射屏蔽安全验证.该研究为我国研发具有自主知识产权的核电乏燃料贮存专用容器提供了一定的参考依据.

摘要： 基于辐射安全的考虑,先进压水堆核电站研发对于辐射防护优化设计提出了更高的要求.蒙特卡罗(MC)方法在中光子输运计算方面具有巨大的优势,辐射防护优化设计需要基于MC方法开展.在分析M310堆型核电站辐射防护优化设计中由于工具限制存在的问题以及华龙一号堆型核电站辐射防护最优化设计实践提出的要求的基础上,从计算界面、接口、计算功能和剂量场应用扩展四个方面提出了先进压水堆核电站辐射防护优化设计对于MC方法的要求.MC方法在华龙一号辐射防护优化设计的应用探索表明,基于MC方法的计算程序在软件界面、接口和剂量场应用扩展方面进一步提升之后,可在先进压水堆核电站辐射防护优化设计方面发挥巨大的作用,显著提升核电站辐射防护最优化设计的水平.

摘要： 本文主要研究了激光在低能见度雾中的传输特性.运用Mie理论讨论了雾滴的单次散射特性,分析了不同波长下反照率及平均不对称因子随能见度的变化,然后基于蒙特卡罗方法对低能见度雾的多重散射进行了计算,着重研究了能见度在1krn下时不同波长激光在两种典型雾中的传输特性,分段拟合了0.86μm激光在雾中传播时的后向总体反射率随能见度及传输距离的变化关系.

摘要： 蒙特卡罗方法计算屏蔽问题时,对于体积很小并且距离源较远的计数区域,进入的粒子数目将很少,导致计数效率很低.这种情况下,可以通过指向概率法计算点通量来代替计数区域的体通量.指向概率法在每次源抽样产生粒子后或粒子发生碰撞后计算点通量贡献值,因此不需要粒子进入计数区域,从而提高蒙卡计数效率.本文基于中国科学院核能安全技术研究所·FDS团队开发的超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统SuperMC,开展蒙卡输运模拟中的中子、光子点通量计算研究.首先,研究源粒子和碰撞点粒子的散射角分布,根据源抽样方向分布或碰撞点的反应类型,计算粒子散射到点探测器的概率密度和对应的能量.然后,在源粒子或碰撞点位置创建虚粒子,追踪其不发生碰撞直接飞行到点探测器所穿过的栅元,从而计算虚粒子到点探测器的自由程数目.最后,利用散射概率密度和自由程数目计算点通量的贡献,并对距离点探测器距离很近的碰撞点造成的估计量无解问题进行特殊处理.本文通过SINBAD屏蔽积分基准例题对点通量计数功能进行了验证,计算结果与测量结果偏差小于1％,并且与MCNP计算的能谱分布一致,验证了点通量计算的正确性.

摘要： 反应堆高保真物理-热工耦合计算可以更准确、更详细地模拟和预测反应堆堆芯行为,本文使用基于蒙特卡罗方法的OpenMC程序和自主研发的子通道程序SUBSC建立了反应堆高保真物理-热工耦合计算平台.通过python语言以外部耦合方式实现对OpenMC和SUBSC分别调用求解、耦合物理量的传递和耦合收敛性的判断.利用体积权重方式实现中子学和热工水力的径向网格映射;采用截面插值方法实现燃料、包壳和慢化剂截面文件的反馈更新;通过在反馈变量的更新中引入松弛因子提高耦合程序的收敛性能.利用该耦合程序计算了典型压水堆的3×3带水洞燃料棒束,数值结果表明,本文建立的耦合方法和模型正确可行.

摘要： 针对一套BF3中子探测器探测能力不足的问题,提出了相应的改进设计方法.采用蒙特卡罗方法研究了慢化体、BF3气体体积、管子壳体以及探测器结构对探测效率的影响,优化了设计参数,使探测器效率达到10.22％,绝对探测效率0.89％,是原有探测器绝对效率的6.8倍,中子探测效率得到了较大提高.

摘要： 针对HPM脉冲测试用峰值检波器标定不确定度评估中测量函数非显式,直接测量量与被测量间概率分布传递困难等问题,研究建立了蒙特卡罗分析方法(MCM),利用有限带宽S参数网络时域响应计算原理建立了检波器标定系统的时域仿真模型,模型包含标定系统各微波器件S参数、检波电压、监测峰值功率等直接测量量,以及微波脉冲反射、叠加及传输延迟等物理过程.根据MCM原理对模型中各直接测量量引入特定分布的随机误差,通过重复计算,获得了检波器标定曲线的不确定度及其概率分布.

摘要： 为提高蒙特卡罗临界计算时全局计数的整体效率,本文提出了均匀计数密度算法和均匀径迹数密度算法.以大亚湾核反应堆pin-by-pin模型的全局体平均通量计数和中子沉积能计数为例,本文提出的两种算法较已有的均匀裂变点算法都获得了整体效率的提高.上述算法(包括原有的均匀裂变源算法)已经在自主开发的并行蒙特卡罗输运程序JMCT上予以实现.

摘要： 为提高蒙特卡罗临界计算时全局计数的整体效率,本文提出了均匀计数密度算法和均匀径迹数密度算法.以大亚湾核反应堆pin-by-pin模型的全局体平均通量计数和中子沉积能计数为例,本文提出的两种算法较已有的均匀裂变点算法都获得了整体效率的提高.上述算法(包括原有的均匀裂变源算法)已经在自主开发的并行蒙特卡罗输运程序JMCT上予以实现.

摘要： 本发明涉及一种蒙特卡罗粒子输运计算方法，用于计算点源发出的粒子经过屏蔽体后到达目标区域的概率值，该蒙特卡罗粒子输运计算方法包括如下步骤：计算点源发出的粒子的每一条标准轨迹在各个有关位置的粒子权重；基于每条标准轨迹进行变换生成对应的、经过所述目标区域的样本轨迹；基于每条标准轨迹与每条样本轨迹的对应关系确定每条样本轨迹在所述目标区域的权重wj；根据事件概率分布函数来计算每条样本轨迹占有的概率宽度cj；按照下列公式加权求和而得到粒子到达目标区域的概率值p：其中，M是经过目标区域的所述样本轨迹的总数量。本发明还涉及一种采用上述蒙特卡罗粒子输运计算方法进行反应堆堆芯微扰计算的方法。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗方法与特征线方法耦合的计算辐射屏蔽的方法，该方法通过耦合这两种方法，在几何复杂的辐射源区域采用蒙特卡罗方法模拟，而针对几何简单的屏蔽层区域则采用非均匀修正的特征线方法模拟来获取屏蔽层中的辐射粒子通量分布结果，其中，蒙特卡罗方法优点在于能够精确地模拟多维复杂几何下的粒子输运过程，而特征线方法优点在于其对计算模型几何限制小，计算速度快且不存在射线效应，可以获得高精度的计算结果。相对传统的屏蔽计算方法而言，本发明可以对深穿透屏蔽区域获得更好的几何适应性、更高的计算效率和更精确的计算精度。

摘要： 本发明公开了一种用拟蒙特卡罗方法模拟光子散射的方法，应用于包括光源S、模体M和探测器D的系统中，预设光子从光源S射出，在交点A0处初始进入模体M，在相互作用点Ai,(i＝1,...,n)发生i阶散射，该方法追踪光子从光源S到达被测模体M的分布，模拟光子在模体M内的散射路径，并强制选择与相互作用点相对应的探测器像素，从而实现对光子散射过程的模拟，通过采用该方法，模拟光子散射的精度高，并缩短了散射光子的计算时间。

摘要： 本发明公开了一种基于马尔可夫蒙特卡罗方法的LDPC译码器构造方法，包括以下步骤：S1：通过生成矩阵G、接收信号y和事先给定的最大迭代次数max构造LDPC的MCMC译码算法；S2：在LDPC的MCMC译码算法的基础上构造LDPC的MCMC‑S译码算法；S3：通过生成矩阵G、接收信号y和事先给定的扩展路径数L构造LDPC的MCMC‑L译码算法。本发明解决了BP中存在的码长较短时性能不好的问题，可以用于下一代移动通信以满足其对于LDPC译码的要求。

摘要： 本发明涉及核辐射防护技术领域，提供一种点核积分法与蒙特卡罗方法耦合的辐射屏蔽计算方法，包括建立点核积分子模型的几何部分；建立点核积分子模型的源项部分，对体源或面源进行离散处理；求解源项在点核积分子模型中的衰减；求解宽束积累因子；求解点核积分方程，得到屏蔽区域剂量率或通量密度；根据用户提供的可变参数进行迭代计算；将计算所得的所有几何信息和剂量率/通量结果进行比较，得到满足需求的最优模型；根据最优模型建立蒙特卡罗子模型；使用蒙特卡罗计算程序求解蒙特卡罗子模型；比较蒙特卡罗子模型与点核积分子模型的计算结果等步骤。本发明计算方法可在进行迭代计算时评估计算正确性，提高计算精度，并能获得较高的计算效率。

摘要： 本发明涉及采用蒙特卡罗方法的模拟能谱曲线仿真方法，包括如下步骤：步骤S1，获取实际核能谱曲线图；步骤S2，对实际核能谱曲线图进行处理以获得模拟能谱曲线；本发明的模拟能谱曲线仿真方法通过对实际核能谱曲线图进行曲线识别并将能谱曲线数值化，从而得到能谱曲线各点的数值（即核能谱的能级和各能级的计数率），再通过蒙特卡罗方法随机直接抽样这一组数值以得到关于各核能级的随机数，从而模拟核衰变过程的随机性，最终再对所述随机数进行统计处理得到模拟能谱曲线，通过反演对比模拟能谱曲线与实际能谱曲线以确定仿核信号发生器的可靠性与精确性。

摘要： 一种基于蒙特卡罗方法制作聚变堆多群屏蔽数据库的方法，步骤如下：1、将评价核数据库加工成连续能量ACE格式核数据库；2、对ACE格式数据库中每种核素的所有散射反应道中的信息加和，获得连续能量散射响应系数数据库；3、根据聚变堆真实三维结构，设计简化一维模型；4、采用蒙特卡罗方法，基于ACE格式数据库和连续能量散射响应系数数据库，计算简化模型；5、根据得到的低阶通量、高阶通量以及高阶散射反应率，获得多群高阶散射截面；6、将多群高阶散射截面与多群屏蔽数据库中的总截面、中子产生截面、吸收截面、低阶散射截面、响应函数库进行合并，产生新的聚变堆多群屏蔽数据库。该数据库使得聚变堆辐射屏蔽计算更加准确，降低其安全裕量。

摘要： 本发明涉及一种基于蒙特卡罗方法的地层可压性概率分析方法，包括以下步骤：选取评价地层可压性的五个主要影响因素，基于蒙特卡罗方法计算其概率分布；求取每个主要影响因素均匀分布n个次区间的均值，标准化处理后，将结果作为建立地层可压性评价指数与总概率分布输入值；计算五个主要影响因素的权重，将权重分别与标准化后的次区间的均值相乘并依次相加，作为地层可压性评价指数；将五个主要影响因素的概率分布依次相乘，作为地层可压性评价指数的总概率分布；建立可压性评价指数与总概率分布的图像，根据图像，由取值高低的概率判断哪个地层的可压性较好。本发明引入蒙特卡罗方法，将地层可压性评价与概率取值结合起来，评价结果鲜明易见。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗脉冲插值方法的核能谱处理方法，包括S1、将探测器输出的脉冲信息数字化后分成两路，一路送入样本池，另一路送入随机脉冲队列器中；S2、基于蒙特卡罗方法对样本池中的随机脉冲信息进行抽样，将抽样所得的脉冲作为新值脉冲信息，并将所述新值脉冲信息插入随机脉冲队列器中；S3、将最近一次取得的新脉冲信息与抽样所得的新值脉冲信息一起送入随机脉冲队列器中形成新的脉冲序列，并将所述新的脉冲序列依次送至FIFO模块和MCA中；S4、基于蒙特卡罗插值法模拟重复步骤S2和步骤S3若干次后，根据多道能谱分析仪对得到的数据绘制能谱图。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡罗方法与特征线方法耦合的计算辐射屏蔽的方法，该方法通过耦合这两种方法，在几何复杂的辐射源区域采用蒙特卡罗方法模拟，而针对几何简单的屏蔽层区域则采用非均匀修正的特征线方法模拟来获取屏蔽层中的辐射粒子通量分布结果，其中，蒙特卡罗方法优点在于能够精确地模拟多维复杂几何下的粒子输运过程，而特征线方法优点在于其对计算模型几何限制小，计算速度快且不存在射线效应，可以获得高精度的计算结果。相对传统的屏蔽计算方法而言，本发明可以对深穿透屏蔽区域获得更好的几何适应性、更高的计算效率和更精确的计算精度。