反应堆235U裂变源辐射防护材料的优化设计

以热中子反应堆²³⁵U裂变源为辐射源,利用MCNP程序对其能谱进行模拟并研究其辐射防护,结果表明对²³⁵U裂变源所发射的能量高于3MeV的瞬发中子,重金属具有良好的屏蔽效果,而对于能量低于1MeV的中子,轻氢材料的防护效果更好;W/LiH,W/B₄C,TiH₂/W三种复合材料当质量比满足：W：LiH=19：1,W：B₄C=9：1,W：TiH₂=3：1时材料的屏蔽效果最佳;通过遗传算法结合MCNP模拟,得到W/TiH₂/B₄C,TiH₂/Cu/Gd,TiH₂/B₄C/Gd三种复合材料的最优组分配比,源每次裂变产生的粒子穿过这三种材料后在等效组织中造成的剂量当量率（10^-11Sv·h^-1）与材料厚度呈指数下降关系,三种材料分别可近似为1.071exp（-0.187 8x）,1.077exp（-0.166 2x）和1.608exp（-0.171 9x）,x为材料厚度（cm）.     

辉光放电等离子体源离子注入的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法，模拟计算了辉光放电等离子体源离子注入平面靶表面的能量分布和入射角分布。研究了靶室不同气压和不同温度下能量分布和入射角分布的变化。     

蒙特卡罗临界计算全局计数效率新算法研究

为提高蒙特卡罗临界计算时全局计数的整体效率, 对比分析了新提出的均匀计数密度算法、均匀径迹数密度算法和原有的均匀裂变点算法. 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, 前两种算法较均匀裂变点算法都获得了整体效率的提高. 上述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.     

非均匀大气中γ射线输运的蒙特卡罗模拟方法

γ射线在高空大气中的输运问题常采用蒙特卡罗方法进行模拟,但由于大气是非均匀连续介质,通常需要根据高度上的密度变化将大气进行分层处理.高空大气密度变化非常剧烈,精细的分层会带来很大的计算量.针对非均匀连续介质中的粒子输运问题,利用质量距离抽样方法代替传统的步长抽样方法,提出一种可直接模拟粒子在非均匀连续介质中输运的蒙特卡罗方法,实现γ射线在非均匀大气中输运的蒙特卡罗模拟,并与MCNP程序的计算结果进行比较,结果符合较好.     

ECR微波等离子体源离子输运的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法，模拟了ＥＣＲ微波等离子体源中离子离开放电室后历经中性区，鞘层区，最后被加负偏压的工件表面吸收的全过程。研究了鞘层外界处的衔接问题，得到了自洽电势分布和鞘层区不同位置处的速度分布，能量分布与角分布。同时，讨论了磁场对鞘势的影响。     

垒下重离子诱发裂变的Monte Carlo模拟

在简单的物理模型下建立了描述垒下重离子诱发裂变过程的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟程序，用于计算转移裂变和复合核裂变碎片的质量，核电荷数，能量及角度分布和角关联。模拟中考虑了在不同反应道中碎片物理量的坐标系变换，各物理量分在产生的运动关联。模拟中考虑了在同反应道顺的理量的坐标系变换。各物理量分布产生的运动关联。模拟中考虑了发射和裂后碎粒子蒸发对碎片角分布及角关联的影响。模型结果可直接和实验测量进行比较，     

非定常输运模拟中基于粒子标识分类的源偏倚算法

在非定常输运问题的多步蒙特卡罗模拟中,根据粒子的不同属性进行标识分类可以得到非常细致的系统相关标识物理量.对于某些目标标识物理量,模拟的样本中造成有效贡献的样本相对较少,导致这些物理量模拟结果的涨落较大,而单靠增加总样本数不能高效地使有效样本达到一个合理的水平.本文提出一种基于标识分类的源偏倚算法,将增加的所有样本定向赋予目标类粒子,从而高效地降低目标标识物理量的统计误差且不影响非目标标识物理量的计算.以一维多层介质非定常输运模型验证上述结论.     

高温反应堆瞬发中子代时间计算

高温核反应堆在磁流体发电和核火箭等领域有良好的应用前景。高温反应堆具有堆芯温度高、结构复杂等特点,其中子物理性能参数的计算难度较大。研究了高温核反应堆瞬发中子代时间的计算方法,介绍了多种方法的计算原理和一种新型高温核反应堆的计算结果。研究表明,对于相同的反应堆模型,几种方法的计算结果符合较好,计算结果可信。     

聚变中子学的蒙特卡罗PVM并行模拟在ITER中子诊断设计中的应用

聚变能源很可能是人类文明得以维持发展的新型能源。未来的氘氚聚变堆的结构和工程设计很大程度上依赖于以聚变中子学为基础的计算。在过去的十余年中，很多的核数据库如FENDL和JENDL的检验工作围绕ITER设计而展开。聚变中子学计算包括中子和光子的输运计算。其计算目标是提供反应率和能谱等重要的信息。一维或二维的聚变中子学解析计算能提供一定精度的结果和高效率的优化设计，但对于一个三维的聚变托卡马克反应堆来说，只有蒙特卡罗方法能提供较精确的数值模拟结果。MCNP程序是由LANL实验室发展的用于中子和光子的蒙特卡罗计算的大型程序。PVM的并行计算环境能提高为MCNP程序的运行执行效率。     

高温反应堆瞬发中子代时间计算

高温核反应堆在磁流体发电和核火箭等领域有良好的应用前景。高温反应堆具有堆芯温度高、结构复杂等特点,其中子物理性能参数的计算难度较大。研究了高温核反应堆瞬发中子代时间的计算方法,介绍了多种方法的计算原理和一种新型高温核反应堆的计算结果。研究表明,对于相同的反应堆模型,几种方法的计算结果符合较好,计算结果可信。     

BEAVRS基准模型热零功率状态的JMCT分析

使用JMCT (J Monte Carlo Transport Code)对来自MIT的全堆芯pin-by-pin精细建模的国际基准模型BEAVRS的热零功率(HZP)状态进行了模拟计算, 并与测试数据进行了对比和分析. 比较的物理量包括临界本征值、控制棒价值、反应性温度系数、轴向积分的全堆探测器测量值和不同位置四个组件轴向相对功率密度分布. HZP状态下不同控制棒位置插入和硼浓度的临界本征值计算, JMCT结果与理论值1.000 的误差小于0.2%, 控制棒价值计算结果与测量值符合. JMCT对轴向积分的探测器径向相对功率分布和四个组件的轴向归一化的探测器的计算结果与测量值进行了比较和分析, 计算结果与测量值一致, 同时清晰地展示了模型增加格架后, 轴向功率曲线在相应位置出现下凹的现象. 此外, JMCT给出了轴向积分的组件径向相对功率密度分布和轴向相对功率最大处(Z轴位置)的pin径向相对功率密度分布, 并与国际知名程序MC21结果进行了对比, 两个图像都符合得非常好. 随着计算机与并行计算的高速发展, 蒙特卡罗程序开始从传统的反应堆校验工具向反应堆设计工具转变.     

Monte Carlo simulation of the enantioseparation process

By means of Monte Carlo simulation, a study of enantioseparation by capillary electrophoresis has been carried out. A simplified system consisting of two enantiomers S (R) and a selector chiral C, which reacts with the enantiomers to form complexes RC (SC), has been considered. The dependence of Δμ$\Delta \mu$ (enantioseparation) with the concentration of chiral selector and with temperature have been analyzed by simulation. The effect of the binding constant and the charge of the complexes are also analyzed. The results are qualitatively satisfactory, despite the simplicity of the model.     

X射线能谱测量的蒙特卡罗成像模拟

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题,采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型,在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线,有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数,将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处,保证关注区域模拟成像的精细度,同时减少总体计算时间。     

Guaranteeing total balance in Metropolis algorithm Monte Carlo simulations

The condition of detailed balance has long been used as a proxy for the more difficult-to-prove condition of total balance, which along with ergodicity is required to guarantee convergence of a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) simulation to the correct probability distribution. However, some simple-to-program update schemes such as the sequential and checkerboard Metropolis algorithms are known not to satisfy detailed balance for such common systems as the Ising model.     

Monte Carlo simulation of magnetic nanostructured thin films

Using Monte Carlo simulation, we have compared the magnetic properties between nanostructured thin films and two-dimensional crystalline solids. The dependence of nanostructured properties on the interaction between particles that constitute the nanostructured thin films is also studied. The result shows that the parameters in the interaction potential have an important effect on the properties of nanostructured thin films at the transition temperatures.     

Monte Carlo simulation of hydrogen adsorption on Ni surfaces

In the present paper the adsorption kinetics of the hydrogen molecule on the (111) and (100) surfaces have been studied with the model proposed by Panczyk and the grand canonical Monte Carlo simulation method. The equilibrium adsorption isotherms are calculated at five different temperatures ranging from 314 K to 376 K and compared with the experimental equilibrium adsorption isotherms. The effects of temperature and pressure on coverage are also analyzed.      

Fully parallel code for Monte Carlo simulation

We present a fully parallel version of Monte Carlo simulation of the Ising model using the Metropolis algorithm. In the 3-dimensional version the performance can be enhanced by a factor >20 in 16-bit word processors relative to other multispin codes. This factor could be further increased if implemented in 64-bit word computers.     

Monte Carlo simulation of magnetic multi-core nanoparticles

In this paper, a Monte Carlo simulation is carried out to evaluate the equilibrium magnetization of magnetic multi-core nanoparticles in a liquid and subjected to a static magnetic field. The particles contain a magnetic multi-core consisting of a cluster of magnetic single-domains of magnetite. We show that the magnetization of multi-core nanoparticles cannot be fully described by a Langevin model. Inter-domain dipolar interactions and domain magnetic anisotropy contribute to decrease the magnetization of the particles, whereas the single-domain size distribution yields an increase in magnetization. Also, we show that the interactions affect the effective magnetic moment of the multi-core nanoparticles.     

Monte Carlo simulation of exposure factor

In this paper, we simulate the exposure factor by a simple model of a free-air ionization chamber with the Monte Carlo programme Geant4. Special emphasis is placed on the discussion of the exposure factor related to parameters of the chamber model. The reason for the variation in exposure factor with incident ray energy is also analysed in terms of reaction cross section for different types of reactions. The obtained results indicate that our simulation is accurate in the calculation of the exposure factor and can serve as a reference in designing air ionization chambers.