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屏蔽快中子源的Monte Carlo模型程序
杨化中
【期刊名称】《甘肃科学学报》
【年(卷),期】1995(7)2
【摘要】用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法模拟了天然铁屏蔽Ｔ（ｄ，ｎ）＾４Ｈｅ快中子源的物理过程，并用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编成了名为ＮＳＭＣＳ程序。
程序分为主、一、二、三级，以二级程序为主编成了单一功能的模块，由主和一级程序调用。
经调试合格后，进行了天然铁屏蔽快中子的模拟计算，其结果较满意，并与国外数据比较符合很好。
【总页数】1页(P28)
【作者】杨化中
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O571.53
【相关文献】
1.点源γ光子穿越特定形状屏蔽层的Monte Carlo计算与模拟 [J], 郭生良;葛良全;程锋
2.点源γ光子穿越特定形状屏蔽层的Monte Carlo计算与模拟 [J], 郭生良;葛良全;程锋
3.沸石分子筛上程序升温脱附谱的Monte Carlo模拟研究:Ⅰ.模型的建立 [J], 王建国;李永旺;陈诵英;彭少逸
4.用Monte-Carlo模拟计算中子源在煤介质中的中子注量率分布 [J], 陈伯显;张宏强
5.γ辐射屏蔽的Monte Carlo模拟 [J], 张慧;梅雪松;关世荣;庞杨
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Vol. 55 ,No. 1Jan. 2021第55卷第1期2021年1月原子能科学技术Atomic Energy Science and Technology实体动力学蒙特卡罗方法 在核材料辐照损伤模拟中的应用潘卓楠1杨章灿，周洪波2,吕广宏2(1•华中科技大学，湖北武汉430074#.北京航空航天大学，北京100191)摘要：实体动力学蒙特卡罗(OKMC)方法是模拟材料辐照微结构演化的有效工具,能够在保留缺陷空间关联性的前提下处理缺陷的扩散和缺陷之间的相互作用，并且具有足够大的时空尺度，使其模拟结果能够与实验值进行直接对比％本文首先详细地介绍了 OKMC 方法和模型的构建％然后在不同时空尺度下，通过具体实例介绍了 OKMC 在缺陷阱吸收强度、级联内退火模拟、反应堆压力容器钢的脆化机理研 究、杂质对微结构演化作用、空洞阵列模拟等材料辐照模拟方面的应用，并讨论了 OKMC 方法的优劣和 未来发展可能需要解决的问题％结果表明,OKMC 方法具备准确、灵活和大时空尺度的特征，可有效地应用于核材料辐照损伤模拟％另外，算法的并行化、如何解决OKMC 方法对事件库的依赖从而使其可 模拟更加复杂的系统、如何与其他尺度的方法结合是未来OKMC 方法发展所需要克服的挑战％关键词：OKMC ；微结构演化模拟；核材料；多尺度计算机模拟；聚变中图分类号:TP391. 9文献标志码:A 文章编号：1000-6931(2021)01-0062-14doi ：10. 7538/yzk. 2020. youxian. 0486Application of Object Kinetic Monte Carlo Method in Radiation Damage Simulation of Nuclear MaterialPAN Zhuonan 1 , YANG Zhangcan 1，" , ZHOU Hon gbo 2 , LYU Guanghong 2(1. Huazhong University of Science and Technology , Wuhan 430074 , China #2. Beihang University , Beijing 100191 , China )Abstract : The object Kinetic Monte Carlo (OKMC ) method is an effective tool that cansimulate evolution of microstructures in irradiated materials. It can deal with defect dif fusion and interaction between defects while accounting for the spatial correlation ofdefects. It has a sufficiently large space-time scale , making it possible to directly com-parewithexperimentalobservations.Inthispaper !theOKMC methodandmodelwereintroducedin detail.Thentheapplication of OKMCinthesimulationsofirradiated materials was demonstrated by a few examples !including calculation of sink strength !cascadeannealingsimulation !embri t lementofreactorpressuresteels !e f ectofimpuri-收稿日期：2020-07-16;修回日期：2020-09-29基金项目：国家磁约束核聚变能发展研究专项资助项目(018YFE0308103)国家自然科学基金资助项目(11905071) 作者简介:潘卓楠(1996—),男，四川成都人，硕士研究生，核工程与核技术专业通信作者：杨章灿，E-mail ： yang_zhangcan@hust. edu. cn第1期潘卓楠等：实体动力学蒙特卡罗方法在核材料辐照损伤模拟中的应用63ties on the evolution of microstructure,and void lattice formation.At last,advantages anddisadvantagesoftheOKMC methodandtheissuesneededtobeaddressedinfuture werediscussed TheresultsshowthatOKMC methodhasthecharacteristicsofaccura-cy!flexibilityandlargespace-timescale!andcanbeappliede f ectivelyinthefieldof irradiationsimulation FuturedevelopmentofOKMC methodshouldfocusonpara l el-izationofthealgorithm!applicationstocomplexsystemsandcombination withother methodswithdi f erentscalesKey words：OKMC；microstructure evolution simulation；nuclear material%multiscale computer simulation；fusion核反应堆中严峻的运行条件对反应堆装置材料提出了巨大的挑战$材料暴露在高辐照水平的系统中，高能粒子的撞击会破坏材料原本完美的晶格，产生诸如位错、空洞、析出相等缺陷，而这些缺陷严重影响着材料的宏观性能）12*$辐照引起材料内部微结构演化在时间和空间上是个多尺度的过程，在实验上,很难实现原子空间尺度、微纳秒时间尺度上对实验的精准控制来进行缺陷演化机制的研究$而计算机模拟能够弥补实验上的不足，可用于解释微结构演化的机制，并且能够根据辐照条件对辐照效应提出预测$辐照导致微结构演化的多尺度特性很难用单一的计算模型来研究，因此微结构演化模拟的研究通常使用多尺度模拟方法3$入射高能粒子与被辐照材料基体原子碰撞后产生初级撞出原子（PKA）,其能量分布可以通过粒子输运程序，如MCNP程序来计算。
合肥工业大学硕士学位论文硼中子俘获治疗中细胞损伤的Monte Carlo模拟与分析姓名：***申请学位级别：硕士专业：课程与教学论指导教师：***20040520硼中子俘获治疗中细胞损伤的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟与分析摘要理想的肿瘤治疗方法应能够选择性地杀死肿瘤细胞，而几乎不损害周围正常组织的结构与功能。
目前临床上常用的放疗方法如６０Ｃｏ、ｘ射线、立体定向放射治疗等，很难做到二者兼顾。
而硼中子俘获治疗技术（ＢｏｒｏｎＮｅｕｔｒｏｎＣａｐｔｕｒｅＴｈｅｒａｐｙ，简称ＢＮＣＴ）的特点是在肿瘤细胞内发挥作用，基本上不会损伤正常细胞，因此，ＢＮＣＴ技术作为一种前景广阔的放疗手段，越来越受到世界各国重视。
掌握Ｌｉ离子及ａ粒子在细胞和亚细胞水平上的微观剂量分布及细胞内微观损伤分布，是改善ＢＮＣＴ疗效的重要环节，因而微剂量学研究是ＢＮＣＴ领域中一大研究热点。
在微观上，载能离子与生物体相互作用的原初物理过程，是研究微剂量学及其相关生物效应的基础。
然而由于实验设备及技术手段的制约，目前，对于载能离子在细胞和亚细胞水平上的微观作用过程，还不能精确地观察及测量。
因此，本工作首先建立精确的人体肿瘤细胞模型，借助先进的计算机技术，采用基于ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法的ＳＲＩＭ程序精确模拟了ＢＮＣＴ中载能离子与细胞相互作用的物理过程，通过分析粒子的射程分布、径迹结构、细胞内损伤情况以及微观剂量分布等，研究了肿瘤细胞的各种生物效应，此外，还模拟了当硼原子位于细胞中不同位置时，在肿瘤细胞中的能量沉积及细胞的损伤情况，通过分析得到有意义的结论，从而为ＢＮＣＴ的进一步研究提供了基本数据和理论依据。
关键词：ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟；硼中子俘获治疗；细胞模型；能量沉积；细胞存活曲线★本论文主要工作在中科院等离子体物理研究所进行的，得到了安徽省自然科学基金（批准号：０１０４３６０１）和中科院知识创新工程项目的资助。
ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲａｄｉａｔｉｏｎＤａｍａｇｅｔｏＣｅｌｌｓｉｎＢｏｒｏｎＮｅｕｔｒｏｎＣａｐｔｕｒｅＴｈｅｒａｐｙＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｂｅｓｔｔｈｅｒａｐｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｔｕｍｏｒｃａｎｋｉｌｌｔｕｍｏｒｃｅｌｌｓａｎｄｈａｓｏｎｌｙｍｉｎｏｒｅｆｆｅｃｔｏｎｈｅａｌｔｈｙｃｅｌｌｓ．Ｉｔｄｏｅｓｎ’ｔｍｅｅｔｔｈｅｔｗｏｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｂｏｖｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｆｏｒｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｕｃｈａｓ６０Ｃｏｔｈｅｒａｐｙ、Ｘｒａｙｔｈｅｒａｐｙａｎｄｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃｒａｄｉｏｓｕｒｇｅｒｙ＆ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙａｔｐｒｅｓｅｎｔ．Ｂｏｒｏｎｎｅｕｔｒｏｎｃａｐｔｕｒｅｔｈｅｒａｐｙ（ＢＮＣＴ）ｈａｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｕｍｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｒｉｔＣａｎａｃｈｉｅｖｅｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙａｔｔｈｅｃｅｌｌｕｌａｒｌｅｖｅｌ．Ｉｔ’ＳｖｅｒｙｉｒｎｐｏｒｔａｎｔｆｏｒＢＮＣＴｔｏｋｎｏｗｔｈｅｍｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｙａｎｄｄａｍａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇａｔｃｅｌｌｕｌａｒａｎｄｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｐｈｙｓｉｃｓｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｎｅｒｇｅｔｉｃｉｏｎｓａｎｄｔｕｍｏｒｃｅｌｌｓｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｍｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｙａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔ．Ｆｏｒｌａｃｋｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｐｐａｒａｔｕｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｉｔ’ｓｖｅｒｙｈａｒｄｔｏｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｍｉｃｒｏ—ｐｒｏｃｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｅｎｅｒｇｅｔｉｃｉｏｎｓａｎｄｔａｍｌｏｒｃｅＵｓａｔｐｒｅｓｅｎｔ．ＳｏｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＯｆ－ｐａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｅ１０Ｂ（ｎ，Ｏｆ）７ＬｉｎｅｕｔｒｏｎｃａｐｔｕｒｅｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄＲｌｎｌｏｒｃｅｌｌｓｈａｓｂｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＳＲＩＭｃｏｄｅｂａｓｅｄｏｎＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｔｕｍｏｒｃｅｉｌｓｈａｓｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｔｒａｃｋａｎｄｄｅｐｔｈｏｆｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｅｎｅｒｇｙａｎｄｔｈｅｄａｍａｇｅｏｆｔａｒｇｅｔ．Ａｎｄｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｅｄｅｎｅｒｇｙｏｆｔｈｅ口－ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｅｌｌｍｏｄｅｌｈａｓａｌｓｏｂｅｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅＳＲＩＭｃｏｄｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｍａｇｅｔｏｔｈｅｔｕｎｌｏｒｃｅｌｌｈａｓｂｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａ糟ｖｅｒｙｂｅｔｐｆｕｌｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｙａｔｃｅｌｌｕｌａｒａｎｄｓｕｂｅｅｌｌｕｌａｒｌｅｖｅｌ．ＡｎｄｔｈｉｓｗｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒＢＮＣＴ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＢｏｒｏｎＮｅｕｔｒｏｎＣａｐｔｕｒｅＴｈｅｒａｐｙ；ｃｅｌｌｍｏｄｅｌ；ｅｎｅｒｇｙｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ｔｈｅｃｅｌｌｓｕｒｖｉｖａｌｃｕｒｖｅ★ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＦＤＳＴｅａｍ。
第38卷第2期原子能科学技术Vol.38,No.2 2004年3月Atomic Energy Science and TechnologyMar.2004利用蒙特卡罗方法计算6LiD 中子源的产额与能谱分布胡春明1,代君龙1,冯晰宇1,许淑艳2(1.中国工程物理研究院,四川绵阳 621900;2.中国原子能科学研究院,北京 102413)摘要:利用6LiD 中子源转换靶室将反应堆热中子转换成聚变谱中子,可用来进行聚变中子辐照环境下的材料性能研究。
应用蒙特卡罗方法模拟聚变谱中子的产生过程,从理论上验证了这种中子源的可行性。
初步计算表明:1个热中子作用在6LiD 源室外表面将在源室内腔中产生0.1314个快中子;所产生的快中子具有很好的聚变谱特点,能量集中在13.5～15.5MeV 之间。
关键词:6LiD 中子源转换靶室;蒙特卡罗方法;中子产额;能谱中图分类号:TL99 文献标识码:A 文章编号:100026931(2004)022*******C alculation of N eutron Yield and Spectrum of 6LiD N eutron Source From Monte 2C arlo SimulationHU Chun 2ming 1,DA I J un 2long 1,FEN G Xi 2yu 1,XU Shu 2yan 2(1.China Academy of Engineering Physics ,Mianyang 621900,China ;2.China Institute of A tomic Energy ,Beijing 102413,China )Abstract :6LiD neutron source ,which converts thermal neutrons from the reactor into fusion neutrons ,is useful in the field of the material research in fusion neutron irradiation environ 2ments.The process of fusion neutron production in 6LiD is simulated from Monte 2Carlo methods ,which indicates the feasibility of the type of neutron source in theory.In the pa 2per ,the calculation result shows that every one thermal neutron acts on the outside surface of the converter ,0.1314fusion neutrons with a spectrum ranging from 13.5to 15.5MeV are produced inside the converter.K ey w ords :6LiD converter ;Monte 2Carlo method ;neutron yield ;energy spectrum收稿日期:2003202217;修回日期:2003207201作者简介:胡春明(1970—),男,安徽桐城人,博士研究生,核物理专业 利用6LiD 在热中子反应堆上实现的聚变谱中子源可用于一些中子学的基础性研究及在聚变环境中子辐照下的材料变化行为的研究[1]。
利用蒙特卡罗方法计算6LiD中子源的产额与能谱分布
胡春明;代君龙;冯晰宇;许淑艳
【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2004(038)002
【摘要】利用6LiD中子源转换靶室将反应堆热中子转换成聚变谱中子,可用来进行聚变中子辐照环境下的材料性能研究.应用蒙特卡罗方法模拟聚变谱中子的产生过程,从理论上验证了这种中子源的可行性.初步计算表明:1个热中子作用在6LiD 源室外表面将在源室内腔中产生0.131 4个快中子;所产生的快中子具有很好的聚变谱特点,能量集中在13.5～15.5 MeV之间.
【总页数】4页(P137-140)
【作者】胡春明;代君龙;冯晰宇;许淑艳
【作者单位】中国工程物理研究院,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,四川,绵阳,621900;中国原子能科学研究院,北京,102413
【正文语种】中文
【中图分类】TL99
【相关文献】
1.HFETR 6LiD转换器内聚变谱中子源强分析 [J], 孙寿华;叶滨;胡一非
2.厚靶T(d,n)4He反应加速器中子源的中子产额、能谱和角分布 [J], 姚泽恩;岳伟明;罗鹏;谭新健;杜洪新;聂阳波
3.热中子在~6LiD中转换为14MeV中子的有效产额分析 [J], 罗勇;叶滨;李全伟;彭凤
4.6LiD在HFETR中作为14MeV中子源的研究 [J], 孙寿华;彭凤;徐涛忠
5.厚靶D(d,n)~3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布(英文) [J], 姚泽恩;杜洪新;谭新建;张宇;Tooru Kobayashi;Gerard Bengua
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NPDMC中子和光子耦合输运孔道计算三维蒙特卡罗程序许立涛;裴鹿成;凌玉德;金文锦
【期刊名称】《核动力工程》
【年(卷),期】1995(16)4
【摘要】ＮＰＤＭＣ是一个我国研制的多群中子和光子耦合输运的三维孔道计算蒙特卡罗程序。
该程序配备了国内制作的８７群中子和２５群光子截面数据库。
在程序设计中，采用了一些独特的方法和技巧，成功地解决了蒙特卡罗方法应用到辐射屏蔽计算中所遇到的＂深穿透＂和＂小概率＂等难题。
ＮＰＤＭＣ程序可以计算各种类型的研究性反应堆和动力堆中的管道、束孔和缝隙的中子通量、能谱、剂量率和γ光子通量及剂量率等。
【总页数】6页(P295-300)
【关键词】蒙特卡罗法;深穿透;反应堆;孔道;泄漏
【作者】许立涛;裴鹿成;凌玉德;金文锦
【作者单位】中国核动力研究设计院,中国原子能科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TL329.2
【相关文献】
1.JMCT蒙特卡罗中子-光子输运程序全堆芯pin-by-pin模型的模拟 [J], 邓力;李刚;张宝印;上官丹骅;李树;胡泽华;马彦;姬志成
2.三维多群P5中子输运蒙特卡罗程序MCMG及检验 [J], 邓力;胡泽华;李刚;李树
3.三维多群中子输运蒙特卡罗程序MCMG-Ⅱ基准检验 [J], 邓力;胡泽华;陈朝斌;李刚
4.三维多群中子输运蒙特卡罗程序MCMG-Ⅱ基准检验 [J], 邓力;胡泽华;陈朝斌;李刚
5.三维中子-光子输运的蒙特卡罗程序MCMG [J], 邓力;胡泽华;李刚;李树;上官丹骅;姬志成
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核聚变反应堆中材料辐照效应的研究核聚变作为一种清洁、可持续的能源形式，备受科学家们的关注。
然而，核聚变反应堆中的材料辐照效应给其应用带来了一定的挑战。
本文将探讨核聚变反应堆中材料辐照效应的研究，以及相关的挑战和前景。
在核聚变反应堆中，高能中子在与材料相互作用时会引起辐射损伤。
这些损伤可能导致材料的物理和化学性质的变化，限制了反应堆的寿命和性能。
因此，研究材料的辐照效应对于设计和改进核聚变反应堆至关重要。
为了研究材料的辐照效应，科学家们采用了多种技术和方法。
其中一种常用的方法是利用离子束辐照实验。
通过将高能离子束轰击样品，科学家们可以模拟中子辐照对材料的影响。
这种方法可以用来评估材料的辐照损伤程度、研究辐照引起的晶格结构和组织的变化等。
除了离子束辐照实验外，还有其他一些研究方法被广泛应用于材料的辐照效应研究中。
例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）可以用来观察材料的微观结构和缺陷。
X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等技术可以进一步揭示材料的结构变化和晶格畸变。
材料的辐照效应主要表现为晶格缺陷的形成和累积。
在辐照过程中，中子会与材料中的原子相互作用，撞击原子并将它们从原子晶格中击出。
这些撞击所产生的空位和间隙被称为位错。
位错的积累会导致材料的机械性能下降，使其容易变脆和脆裂。
此外，辐照还会引起材料的微观结构和宏观性质的变化。
例如，辐照会导致材料的晶格变形和畸变，使金属材料的电导率下降，导致半导体材料的导电性能发生改变。
辐照还会引起材料的气泡形成和膨胀，从而降低材料的密度和强度。
面对材料辐照效应带来的挑战，科学家们不断努力寻找新材料和改进材料性能，以提高核聚变反应堆的效率和可靠性。
一些研究重点是寻找抗辐照材料和开发辐照后自愈合能力的材料。
这些材料可以通过自愈合或结构重新排列来减轻或修复辐照引起的损伤。
此外，模拟辐照损伤并预测材料性能的数值模拟方法也取得了重要进展。
通过建立数学模型和计算方法，科学家们可以预测材料在不同辐照条件下的性能变化，并优化材料的设计和配方。
