19267

Физическая постановка задачи, алгоритм метода Монте-Карло в задачах переноса излучений. Генератор случайных чисел. Получение локальных и интегральных характеристик поля нейтронов и гамма-квантов

Лекция

Энергетика

Лекция 15. Физическая постановка задачи алгоритм метода МонтеКарло в задачах переноса излучений. Генератор случайных чисел. Получение локальных и интегральных характеристик поля нейтронов и гаммаквантов. 15.1. Особенности метода МонтеКарло. Метод МонтеКарло п

Русский

2013-07-11

38.5 KB

8 чел.

Лекция 15.

«Физическая постановка задачи, алгоритм метода Монте-Карло в задачах переноса излучений. Генератор случайных чисел. Получение локальных и интегральных характеристик поля нейтронов и гамма-квантов.»

15.1. Особенности метода Монте-Карло.

Метод Монте-Карло представляет собой численную процедуру, основывающуюся на статистическом подходе. Вообще говоря, этот метод не является методом решения уравнения переноса излучений. Метод Монте- Карло особенно полезен в особых случаях, например, при сложной геометрии, когда использование других методов затруднено. Кроме того, когда сечение сложным образом зависит от энергии, метод Монте-Карло устраняет необходимость проводить вспомогательные расчеты, например распределения потоков в резонансной области энергий. Метод может быть полезен также для определения групповых констант, требующихся в многогрупповых приближениях.

15.2. Физическая постановка задачи.

Применимость метода Монте- Карло при расчете переноса нейтронов основывается на том, что макроскопическое сечение может быть интерпретировано как вероятность взаимодействия на единичном пути пробега нейтрона (гамма-кванта). В методе Монте-Карло генерируется ряд историй нейтронов, причем рассматривается их судьба в ходе последовательных столкновений. Место столкновений и их результат, т. е. направление и энергия появляющегося нейтрона (или нейтронов), определяются с учетом вероятностей с помощью случайных чисел.

15.3. Генератор случайных чисел.

Случайные числа, необходимые для расчетов методом Монте-Карло, обычно генерируются вычислительной машиной, с помощью генератора случайных чисел. Генератор случайных чисел выбирает числа ξ1, ξ2, ξ3 … случайным образом из интервала 0  ξi  1. Это означает, что вероятность р(ξi) dξi для ξi оказаться между ξi и ξi + dξi есть dξi, если 0  ξi  1. Т.е. р i) = 1.  

15.4. Алгоритм метода Монте-Карло в задачах переноса излучений.

Рассмотрим пример использования случайных чисел при построении историй нейтронов, которые испускаются моноэнергетическим изотропным точечным источником.

Первый шаг выбор направления движения нейтрона. Для этого используются два первых случайных числа ξ1 и ξ2. Азимутальный угол можно выбрать равным φ = 2 ξ1, а косинус полярного угла µ = 2 ξ2  1. Такой выбор обусловлен изотропностью источника, и все начальные значения угловых переменных φ и µ, описывающих направление полета нейтрона, равновероятны в интервалах 0  φ  2 и 1  µ  1.

Следующий шаг нахождение места первого столкновения. Пусть сечение в выбранном направлении на расстоянии s от источника обозначено σ(s). Тогда вероятность того, что нейтрон испытает столкновение между s и s + ds, равна:

P(s) ds = σ(s) exp [σ(s’)] ds.

Для нахождения s места первого столкновения используется третье случайное число ξ3:

ln ξ3 =  σ(s).

Последующие случайные числа должны быть использованы для определения результата первого столкновения, места второго столкновения и т. д. При определении результата первого столкновения захват, рассеяние, и т.д. учитывается, что сумма парциальных макроскопических сечений равна полному макроскопическому сечению. Эта процедура продолжается до тех пор, пока история нейтрона не заканчивается, например, утечкой из системы или поглощением.

15.5. Получение локальных и интегральных характеристик поля нейтронов и гамма-квантов.

При решении уравнения переноса методом Монте-Карло возникающие неточности связаны не с погрешностями метода, как это имеет место в многогрупповых приближениях, а с ограниченным числом рассматриваемых историй нейтронов. Разработаны методы, позволяющие свести к минимуму эти ошибки при данном объеме вычислительных работ.

Случайно может оказаться при рассмотрении истории замедляющегося нейтрона, что он поглощается уже в первом столкновении. Вместо того, чтобы прекратить рассмотрение, обычно имеет смысл продолжить его, но приписать этому нейтрону меньший вес, пропорциональный вероятности рассеяния при этом столкновении. В результате история нейтрона может быть прослежена до тех пор, пока приписанный ему таким образом вес не станет слишком малым или пока нейтрон не покинет систему.

Более сложный подход может быть использован для определения вклада нейтронов источника в показания детектора. Очевидно, что некоторые из этих нейтронов, в частности те из них, которые вылетают в направлении детектора и/или обладают высокой энергией, с большей вероятностью достигнут детектора. В такой ситуации представляется разумным концентрироваться на расчете именно таких нейтронов.

PAGE  2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75979. Шлях до олімпу. Спортивне свято. 59 KB
  За перемогу в кожному конкурсі команда нагороджується одним Олімпійським кільцем; за друге місце двома за третє місце трьома кільцями. Перемагає та команда яка перша обміняється місцями не порушивши правил. Перемагає команда яка швидше зміниться місцями не порушуючи умов гри. Перемагає команда яка швидше зміниться місцями з найменшими порушеннями.
75980. Олімпійський урок свято. Швидше – вище – сильніше до спортивних висот 41.5 KB
  Слово ведучого Шановні діти гості Сьогодні ми проводимо Олімпійський урок під девізом: Швидше вище сильніше до спортивних висот. Майбутні олімпійці рівняйсь струнко Тамара Семенівно Дозвольте олімпійське свято розпочати олімпійський вогонь прапор внести. Право пронести олімпійський вогонь прапор надається Спортику і переможцям шкільних змагань. Олімпійський прапор 5 олімпійських кілець символізують єдність народів всіх континентів земної кулі та переплітаються зліва направо.
75981. Форми земної поверхні 237 KB
  Запишіть які форми земної поверхні переважають у вашій місцевості. Запишіть відповіді: так чи ні Стримують утворення ярів на горбистій місцевості такі заходи: правильний обробіток ґрунту; закріплення схилів; збереження рослинного покрову; часті літні зливи.
75982. Олімпійський урок 164.5 KB
  Мета: Познайомити учнів із історією олімпійських ігор, досягненнями українських спортсменів на олімпіаді в Пекіні, виховувати почуття патрітизму, прагнення до здорового способу життя...
75983. Тематичний вечір присвячений ювілею Бориса Олійника. «Іду. І поруч твердо Крокує честь – мій секундант» 133.5 KB
  Мені доля вручила перстень І сказала що вже до смерті Я розмічений і заверстаний В наростаючу круговерть. Що однині не буде спокою Ні вночі мені ані вдень І життя моє піде боком А не так як у всіх людей. Коли б земля так думалось мені Була мов куля та ще й оберталась...
75984. Опис репродукції картини М.П.Глущенка «Зима» 180.5 KB
  Мета: Ознайомити учнів з творчою діяльність М.П.Глущенка. Розвивати в учнів образне і логічне мислення. Духовно збагачувати внутрішній світ учнів. Формувати поняття пейзаж, колорит, композиційний центр і т.д. Вироблення вмінь і навичок аналізувати події, прикмети.
75985. Людина – живий організм. Організм людини. Шкіра – захисник організму 8.39 MB
  Мета: Формувати поняття про людину як живий організм та про тіло людини як єдиний організм, у якому всі органи залежать один від одного; дати знання про властивості шкіри як органа, розкрити її значення для людини; розвивати уміння спостерігати...
75986. Свято «Осіння казка» 69.5 KB
  Учитель. За народними переказами осінь перша старша дочка Сонця. Вона останньою залишила батьківський дім і стала на Землі четвертою порою року. Посилаючи осінь на землю, Сонце сказало їй: «Забирай все моє багатство. Я віддаю тобі все своє золото. Будь щедрою і люди будуть любити тебе».
75987. Літературно – музична композиція «Осінні етюди». Позакласний захід за творчістю Ліни Костенко з мультимедійним додатком 80 KB
  Осінь Зустрічайте її Входить дівчина в костюмі Осені Осінь. Слайд 1 Я Осінь - чарівна й ясна Я дивна наче казочка сама Тримаю пензлик у руках Малюю всюди тут і там Щоб догодити любі вам Щоб вміли ви красу кохати Щоб теж у руки пензлик брали Красу природи малювали.