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

5426. Проектирование коробки передач 77 KB
  Введение Автомобиль - самое распространенное в современном мире механическое транспортное средство. Коробка передач – механизм, преобразующий крутящий момент, передающийся от двигателя через сцепление, по величине и направлению. Дает возмо...
5427. Изучение методов контроля линейных размеров деталей с помощью штангенинструментов 2.34 MB
  Цель работы: изучить метод измерений размеров деталей с помощью штангенциркуля и освоить методику представления результатов измерений. Общие сведения. Штангенинструменты, предназначенные для измерений линейных размеров деталей, пре...
5428. Проектирование привода ленточного транспортера 1.35 MB
  Анализ схемы привода. Привод состоит из асинхронного двигателя, цилиндрического соосного двухпоточного редуктора и приводного вала с барабаном и муфтой. В ходе проектирования транспортера были приняты следующие конструктивные решения: для выравни...
5429. Концептуальные основы реформирования бухгалтерского учета и отчетности в Российской Федерации 192.5 KB
  Введение Переход экономики России к рыночным отношениям поставил перед бухгалтерским учетом совершенно новые цели. Существовавшая ранее в условиях планируемой командной экономики система бухгалтерского учета, была обусловлена общественным характером...
5430. Смутное время 43.82 KB
  Смутное время На рубеже 16 и 17 вв. Московское государство переживало тяжелый и сложный морально-политический и социально-экономический кризис, который особенно проявлялся в положении центральных областей государства. С открытием для русской колон...
5431. Изучение кодеков ИКМ 203.5 KB
  Изучение кодеков ИКМ Цель работы Изучить процессы квантования и кодирования речевых сигналов в цифровых системах передачи. Задание на лабораторную работу Задание по теоретической части Изучить процедуры линейного и нелинейног...
5432. Термодинаміка. Виникнення термодинаміки 61 KB
  Термодинаміка Виникнення термодинаміки Теплові явища відрізняються від механічних і електромагнітних тем, що закони теплових явищ необоротні (тобто теплові процеси самі йдуть лише в одному напрямку) і що теплові процеси здійснюються лише в макрос...
5433. Проектирование СТО по кузовному ремонту автомобилей в советском АО 467.5 KB
  Данный проект предназначен для предприятия, занимающегося оказанием услуг по кузовному ремонту и покраске автомобилей. Так как бизнес план составляется для нового предприятия, то лучшим вариантом будет создание предприятия малого бизнеса, зан...
5434. Первая помощь при травмах и ранениях нижней конечности 351.61 KB
  Первая помощь при травмах и ранениях нижней конечности. Вступление. Анатомические особенности нижней конечности. Признаки травм и переломов нижней конечности. Принципы оказания первой помощи при ранениях нижней конечности...