求解中子动力学方程的加权蒙特卡罗方法

为了实现基于蒙特卡罗方法的中子动力学计算,在传统的直接蒙特卡罗动力学方法的基础上,提出了一种加权蒙特卡罗动力学方法。该方法通过引入粒子权重的概念,隐式考虑中子俘获反应和裂变反应过程中中子数目的变化,避免了模拟粒子的数目随时间的变化,降低了统计偏差,消除了程序计算过程中粒子的存库操作,提高了计算精度。基于单能点堆模型,开发了中子动力学计算程序NECP-Dandi,进行了大量数值验证与分析,包括无缓发中子、单组缓发中子、六组缓发中子、正阶跃反应性引入、负阶跃反应性引入、正脉冲反应性、负脉冲反应性和正线性反应性引入等情况。数值结果表明,相比于直接蒙特卡罗动力学方法,加权蒙特卡罗动力学方法在计算结果的精度和计算效率上有较为明显的改进,程序结构更为简洁。     

模体厚度对MC程序计算速度与效率的影响研究

基于蒙特卡罗(MC)程序MCNP4c, DOSXYZnrc, DOSRZnrc 和DPM, 考察了模体厚度变化对MC程序计算速度和MC效率的影响, 发现模体的厚度变化对不同MC程序速度提升的影响差异较大, 其中DOSXYZnrc 提升最多, DOSRZnrc提升最小。 从MC效率方面来讲, DPM和DOSRZnrc具有明显的优势。 就4个程序而言, 薄模体均表现出一定的MC 效率优势。 从MC 效率提升角度来看, MCNP4c, DOSXYZnrc和DOSRZnrc表现出一定的相似性, 而DPM相对低些。 也对DOSRZnrc异常的统计不确定性特征、 速度提升进行了研究, 发现其内部植入的光子强迫方差减小技巧在降低体元统计不确定性的同时, 也削弱了薄模体的速度优势。 但是由于显著影响了方差, 所以总体来讲, 仍然提高了DOSRZnrc薄模体的MC 模拟效率。     

用自洽的蒙特卡罗—流体结合模型模拟溅射过程

 采用自洽的蒙特卡罗－流体结合模型对溅射过程进行模拟,以了解等离子体粒子行为与溅射参数的关系。溅射过程包括气体放电和溅射原子传输。对于气体放电,蒙特卡罗部分模拟快电子和快气体原子,而流体部分则描述离子和慢电子。对于溅射原子传输,蒙特卡罗部分模拟溅射原子的碰撞过程,而流体部分则描述溅射原子的扩散和漂移。模拟的结果包括：等离子体粒子的密度和能量分布;不同电离机制对气体原子和溅射原子电离的贡献;不同等离子体粒子对阴极溅射碰撞的贡献;溅射原子的密度分布;溅射场和溅射粒子相对于入射离子能量和角度的分布;溅射原子经碰撞后在整个等离子体区的分布。     

热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.     

蒙特卡罗方法在原子核物理中的应用

本文在简单地介绍了蒙特卡罗方法要点后，结合原子核物理当前最有兴趣的一些课题，具体介绍了蒙特卡罗方法的应用．     

系综Monte Carlo方法

本文系统地给出了Monte Carlo模拟的一般方法在各种系综条件下的表述以及它们的算法。     

银河宇宙线核传播的蒙特卡罗模拟

采用银河系超新星爆发中激波加速产生宇宙线的假定,用Monte Carlo方法模拟了宇宙线核在星际空间中的传播.模拟计算中采用加速器实验中测得的核碰撞截面和核散裂几率,考虑宇宙线核在星际介质中的作用和能量变化率,并采用标准漏箱模型决定宇宙线传播的扩散,最后采用力场近似处理太阳调制对宇宙线核的影响,所得到的0.5至20GeV/N的初级宇宙线硼、碳比,矾,铁比以及氧和铁的能谱与实验结果符合较好.讨论了超新星爆发的激波压缩比因子的不同取值对结果的影响.     

有机电致发光过程中扩散系数的Monte-Carlo模拟

用Monte-Carlo方法对有机电致发光的注入,迁移,复合过程进行了模拟,得到了δ函数电脉冲的扩散系数随时间变化的关系。通过分析,发现有机电致发光器件的物理特性可以通过两个基本的特性参数来表征：激活中心能纺方差σ,电场△E。通过将δ函数电脉冲扩散系数推广到直流电压时扩散系数对ITO／ROPPV（60nm)/Alq(40nm)/Al器件的电致变色现象进行了讨论。     

激光等离子体相互作用中超热电子输运过程的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）方法模拟了激光等离子体相互作用中所产生的超热电子在固体物质中的输运过程，模拟运算采用连续慢化（ＣＳＤＡ）和玻恩（Ｂｏｒｎ）近似的单一散射模型。文中给出了具有单能，束状分布的超热电子在双层固体靶中产生的Ｋα射线强度随表面靶层厚度的变化曲线。     

电子束在LB抗蚀层及衬底中散射轨迹的Monte—Carlo模拟

研究了高能电子束在ＬＢ膜及多层膜中的输运特性，用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ技术模拟电子在ＬＢ聚甲基丙燃酸甲酯抗蚀层及蒸镀有铬膜的硅衬中的散射轨迹，并讨论了电子束曝光刻蚀应用ＬＢ膜作抗蚀层的优越性。     

MORSE-CG程序三维基准中子多孔隙度测井计算

用蒙特卡罗方法计算三维多孔隙度测井问题是一种比较有效的方法。本文给出增加了重新启动功能的MORSE-CG^[1]多功能蒙特卡罗程序计算孔隙度分别为1.0%和20.0%的基准中子测井问题的计算结果,以及其与MCNP和McDNL计算结果和计算时间的比较。比较显示三者在相同误差范围内的结果是一致的。