用于厚屏蔽小探测器的蒙特卡罗模拟减方差方法研究

反应堆屏蔽计算中经常出现厚屏蔽、小探测器问题，常规蒙特卡罗方法难以有效解决。基于自动重要抽样（AIS）方法，本文提出了小探测器自动重要抽样(SDAIS)方法，并针对小探测器问题，优化了AIS方法的虚粒子赌分裂算法。该方法在自主开发的蒙特卡罗屏蔽程序MCShield上进行了实现。使用NUREG/CR-6115 PWR基准题验证该方法的正确性和计算效率。结果表明，SDAIS方法可有效地解决厚屏蔽小探测器问题，相比AIS方法及传统的重要性方法，计算效率提升1~2个量级。     

EGS程序图形化输入平台的开发

为了使EGS能够更加方便地被工程人员使用，使用VC^ 语言开发出一套运行于Windows下的EGSWIN程序，其中包括一个图形化的输入平台，通过使用本程序，用户可以仅仅进行简单而直观的输入几何实体的工作，就可以实现区域的定义。极大的提高了EGS的使用效率。     

125Ⅰ短程治疗源剂量计算参数的蒙特卡罗确定

依据AAPM TG43U1推荐的剂量计算公式,针对6711型(3M)125Ⅰ短程治疗源,用蒙特卡罗方法计算剂量率常数、径向剂量函数和各向异性函数的数值,并与已发表的相关数据进行了比较.其中,剂量率常数为0.986 cGy·h-1·U-1,与TG43U1给出值相差2.31%;径向剂量函数数值与TG43和TG43U1的均符合较好;随着角度和距离的增加,各向异性函数数值与TG43和TG43U1之间的符合程度趋佳.对径向剂量函数和各向异性函数进行拟合,得到实用性较强的经验公式.     

EGSWIN在邮件辐照灭菌系统屏蔽计算中的应用

对应用Monte Carlo(蒙特卡罗)方法计算电子束邮件辐照灭菌系统的屏蔽问题进行了研究.采用清华大学工程物理系蒙特卡罗中心开发的EGSWIN系统,对电子束源项进行了计算,得到电子束打铝板所产生韧致辐射的能谱、方向和强度,从而给出等效光子源.通过验证和比较,说明了EGSWIN在源项计算中的准确性和高效性.     

基于染色体畸变的细胞存活模型研究

为评估质子和重离子的辐射生物效应,建立了基于染色体畸变的细胞存活机理模型。开发了纳剂量生物物理蒙特卡罗模拟程序（NASIC）的DNA损伤修复模块,用于模拟不同射线类型、不同传能线密度（LET）辐射所致细胞核内染色体畸变产额。在分析辐射所致染色体畸变产额规律的基础上,建立了基于染色体畸变的细胞存活机理模型,并根据细胞存活实验数据拟合模型参数。以V79细胞为例,对于X射线和不同LET的质子,细胞存活分数的模型计算值与实验数据符合得很好,相关系数为0.985 3。采用⁴He离子的实验数据对模型及参数进行了验证,模型计算值与实验数据的相关系数为0.931 1。可见,模型能较好地区分不同射线类型、不同LET辐射在细胞致死效应上的差异。     

反应堆脉冲中子和γ射线辐照SiGe HBT器件的退火因子及典型直流参数测量分析

本工作测量了反应堆脉冲中子、γ辐照SiGe HBT典型直流电参数和退火因子.在反应堆1×1013 cm2的脉冲中子注量和257 Gy(Si)γ总剂量辐照后,SiGe HBT静态共射极直流增益减小了20%.辐照后基极电流、结漏电流增大,集电极电流、击穿电压减小.初步分析了SiGe HBT瞬态中子、γ辐射损伤机理.     

Monte Carlo方法的最优源项偏倚抽样密度函数

Monte Carlo粒子输运中的源项偏倚抽样方法可以减小方差、提高计算效率。该文通过建立一个多区域分权重数学投篮模型,模拟了输运过程中的源项信息,得到了源项偏倚抽样方差最小时的最佳抽样密度函数解析式。采用随机数值方法对模型进行了计算,验证了函数的正确性,并举一例实际的粒子输运模拟问题,表明最优偏倚抽样方法对减小方差的效果显著。该方法可作为一种普适的减方差技巧应用于Monte Carlo粒子输运中,可用于构造粒子源参数(如位置、发射方向等)的最佳偏倚密度函数,尤其在分层抽样时能给出方差最小的最优各层比例系数。     

用于迷宫屏蔽计算的蒙特卡罗减方差方法研究

本文应用多种减方差技巧提出了强迫指向自动重要抽样（FPAIS）方法,并在MCNP5程序平台实现了该方法。采用该方法对1个多折迷宫算例进行了模拟计算,计算结果与MCNP5程序的直接模拟、DXTRAN球、点通量3种方法的结果进行了比对。基于此算例对FPAIS方法进行了引导面设置和粒子数敏感性分析。结果表明,FPAIS方法在保证一定计算精度的前提下,比其他3种方法的FOM提高2~3个量级,且该方法对引导面设置不敏感、可用性强,对于迷宫屏蔽计算是一种准确、高效的解决方案。     

组合方法改进Monte Carlo计算中的伪随机数发生器

针对随机数产生基本方法的局限性．提出了一种高品质的组合随机数产生方法。使用此方法改进MCNP程序中的随机数发生器．能大大增加随机数周期的长度,显著改善伪随机数的品质,并使随机数的产生速度有明显提高．能有效地满足各种问题的计算要求。     

GPU加速光电耦合输运蒙卡程序研发及应用

针对辐射剂量学领域人员剂量快速评估的应用需求以及现有通用蒙卡程序计算时间过长的问题,本文开发了基于GPU加速的光电耦合输运蒙卡程序Gadep。根据GPU显卡CUDA编程模型下内存、线程层次结构和执行模型中的硬件层次结构特点,对程序框架、粒子输运、步长抽样、数据结构和截面访问等进行了设计和优化。通过计算ICRP 116号成年男性参考人体素模型器官外照射剂量转换系数,对程序进行了正确性验证,和通用蒙卡程序MCNP5单核计算相比,加速效率在48～300倍。以南京放射源丢失事故人员物理剂量重建为例对该程序进行了实际应用,物理剂量重建计算结果和参考值、临床诊断结果相一致,与通用蒙卡程序MCNP5单核计算相比加速效率达到50倍以上,表明Gadep在事故剂量重建、放射诊断及治疗剂量评估等方面有一定的应用价值。