蒙特卡羅方法在GM計數(shù)管優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文基于蒙特卡羅方法,嘗試利用蒙特卡羅軟件MCNP進行核輻射探測器的優(yōu)化設(shè)計研究,最終目的是提高核輻射探測器工程設(shè)計應(yīng)用水平和速度。論文按內(nèi)容分主要包括兩個部分,在第一部分中首先簡單介紹蒙特卡羅思想方法和發(fā)展現(xiàn)狀;其次重點描述基于Windows操作系統(tǒng)的MCNP并行計算集群的硬件搭建和軟件配置,并利用批處理編寫了簡單靈活有效的集群管理使用軟件包;最后以相關(guān)的GM計數(shù)管的優(yōu)化設(shè)計以及核輻射屏蔽計算共兩個計算例子對集群系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性和加速

2、比測試,測試結(jié)果表明集群穩(wěn)定性能很好,經(jīng)過超過70小時的長時間連續(xù)計算無任何故障出現(xiàn),另外CPU單位計算核心效率也很高,平均效率超過90％,最高可達98%,可以滿足工程設(shè)計快速計算的需要。在第二部分中首先簡要介紹了GM計數(shù)管的工作機制,并進行了現(xiàn)狀分析,然后給出了基于蒙特卡羅方法的設(shè)計研究模型,其次在研究模型的基礎(chǔ)上根據(jù)某種型號的GM計數(shù)管的具體參數(shù),結(jié)合描述參考刻度源如137Cs的面源,編寫MCNP程序輸入文件,利用第一部分中搭建的計

3、算平臺,進行GM計數(shù)管虛擬設(shè)計。其基本過程是根據(jù)GM計數(shù)管的工作機制,模擬計數(shù)管敏感區(qū)的能量沉積問題,獲得計數(shù)管的能量響應(yīng)曲線,并與同一類型在實際實驗中得出的GM計數(shù)管的能量響應(yīng)曲線進行對比,確認了MCNP模擬的正確性和準確性,表明利用蒙特卡羅方法及軟件代替許多工程設(shè)計中間實驗環(huán)節(jié)是可行的。最后在模擬裸管的基礎(chǔ)上,增加包殼,通過改變包殼材料、形狀、厚度進行海選計算,根據(jù)得到的能量響應(yīng)曲線,最后得到了若干最優(yōu)設(shè)計,并給出了一系列的相關(guān)結(jié)論