Přepravní předpis pro částice N Monte Carlo - Monte Carlo N-Particle Transport Code

MCNP
VývojářiLANL
Stabilní uvolnění
MCNP6.2 / 5. února 2018; Před 2 roky (2018-02-05)[1]
NapsánoFortran 90
Operační systémCross-platform
TypVýpočetní fyzika
Licencehttps://rsicc.ornl.gov/
webová stránkamcnp.lanl.gov

Přeprava N-částic Monte Carlo (MCNP)[2] je univerzální, kontinuální energie, generalizovaná geometrie, časově závislá, Monte Carlo transport záření kód určený ke sledování mnoha typů částic v širokém rozsahu energií a je vyvinut společností Národní laboratoř Los Alamos. Specifické oblasti použití zahrnují mimo jiné radiační ochranu a dozimetrii, radiační stínění, radiografie, lékařská fyzika, jaderná kritičnost bezpečnost, návrh a analýza detektorů, jaderný olej dobře protokolování, plynový pedál design terče, štěpení a fúzní reaktor projekt, dekontaminace a vyřazení z provozu. Tento kód zpracovává libovolnou trojrozměrnou konfiguraci materiálů v geometrických buňkách ohraničených povrchy prvního a druhého stupně a eliptickým tori čtvrtého stupně.

Obvykle se používají údaje o průřezu po bodu, ačkoli jsou k dispozici také údaje po skupinách. U neutronů se započítávají všechny reakce dané při konkrétním vyhodnocení průřezu (například ENDF / B-VI). Tepelné neutrony jsou popsány jak modely volného plynu, tak modely S (α, β). U fotonů kód odpovídá za nekoherentní a koherentní rozptyl, možnost fluorescenční emise po fotoelektrické absorpci, absorpci v produkci párů s lokální emisí anihilačního záření a bremsstrahlung. Pro přenos elektronů se používá model s nepřetržitým zpomalením, který zahrnuje pozitrony, rentgenové záření k a bremsstrahlung, ale nezahrnuje vnější nebo samoindukovaná pole.

Mezi důležité standardní funkce, díky nimž je MCNP velmi univerzální a snadno použitelné, patří výkonný obecný zdroj, zdroj kritičnosti a povrchový zdroj; jak geometrie, tak výstupní plotry; bohatá sbírka technik snižování odchylek; flexibilní struktura záznamu; a rozsáhlou sbírku údajů o průřezu.

MCNP obsahuje mnoho flexibilních hodnot: povrchový proud a tok, objemový tok (délka stopy), bodové nebo prstencové detektory, ohřev částic, štěpný ohřev, součet výšky pulzu pro depozici energie nebo náboje, výsledky sítě a rentgenové záznamy.

Klíčovou hodnotou, kterou MCNP poskytuje, je prediktivní schopnost, která může nahradit drahé nebo nemožně proveditelné experimenty. Často se používá k navrhování rozsáhlých měření, která komunitě významně šetří čas a náklady. Nejnovější verze MCLP kódu LANL, verze 6.2, představuje jeden kus sady synergických schopností, které byly vyvinuty v LANL; zahrnuje vyhodnocená jaderná data (ENDF) a kód zpracování dat, NJOY. Vysoká důvěra mezinárodní uživatelské komunity v prediktivní schopnosti MCNP je založena na jejím výkonu s verifikačními a validačními testovacími soupravami, srovnání s jeho předchůdci, automatizovaným testováním, základem vysoce kvalitních jaderných a atomových databází a významným testováním jeho uživateli.

Dějiny[3]

Metoda Monte Carlo pro transport radiačních částic má svůj původ v LANL sahá až do roku 1946. Tvůrci těchto metod byli Drs. Stanislaw Ulam, John von Neumann, Robert Richtmyer a Nicholas Metropolis[4]. Monte Carlo pro transport záření vymyslel Stanislaw Ulam v roce 1946 při hraní hry Solitaire při zotavení z nemoci. "Poté, co jsem strávil spoustu času pokusem o odhad úspěchu kombinačními výpočty, napadlo mě, zda praktičtější metodou ... může být rozložit to řekněme stokrát a jednoduše pozorovat a počítat počet úspěšných herV roce 1947 poslal John von Neumann dopis Robertu Richtmyerovi s návrhem použití statistické metody k řešení problémů s difúzí a množením neutronů ve štěpných zařízeních[5]. Jeho dopis obsahoval 81krokový pseudokód a byl první formulací výpočtu Monte Carlo pro elektronický výpočetní stroj. Von Neumannovy předpoklady byly: časově závislé, spojité energie, sférické, ale radiálně proměnlivé, jeden štěpný materiál, izotropní rozptyl a štěpná produkce a štěpné multiplicity 2, 3 nebo 4. Navrhl, aby každý běžel po 100 neutronech po 100 kolize a odhadl výpočetní čas na ENIAC na pět hodin[6][kruhový odkaz ]. Richtmyer navrhl návrhy umožňující více štěpných materiálů, žádnou energetickou závislost štěpného spektra, multiplicitu jednotlivých neutronů a spuštění výpočtu pro počítačový čas, a ne pro počet kolizí. Kodex byl dokončen v prosinci 1947. První výpočty byly provedeny v dubnu / květnu 1948 na ENIAC.

Během čekání na fyzické přemístění ENIAC vynalezl Enrico Fermi mechanické zařízení zvané FERMIAC[7] sledovat pohyby neutronů štěpnými materiály metodou Monte Carlo. Metody Monte Carlo pro transport částic poháněly výpočetní vývoj od počátku moderních počítačů; toto pokračuje dodnes.

V padesátých a šedesátých letech byly tyto nové metody organizovány do řady speciálních kódů Monte Carlo, včetně MCS, MCN, MCP a MCG. Tyto kódy dokázaly transportovat neutrony a fotony pro specializované LANL aplikace. V roce 1977 byly tyto samostatné kódy spojeny a vytvořily první zobecněný přepravní kód pro radiační částice Monte Carlo, MCNP[8][9]. V roce 1977 byla MCNP poprvé vytvořena sloučením MCNG s MCP a vytvořením MCNP. První vydání kódu MCNP bylo verze 3 a bylo vydáno v roce 1983. Distribuuje jej Informační centrum pro radiační bezpečnost v Oak Ridge, TN.

Monte Carlo N-Particle eXtended

Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) byl také vyvinut v Národní laboratoři Los Alamos a je schopen simulovat interakce částic 34 různých typů částic (nukleonů a iontů) a 2000+ těžkých iontů při téměř všech energiích,[10] včetně simulací MCNP.

Oba kódy lze použít k posouzení, zda jaderné systémy jsou či nejsou kritický a stanovit dávky z Zdroje, mimo jiné.

MCNP6 je sloučením MCNP5 a MCNPX.[10]

Viz také

Poznámky

  1. ^ „Poznámky k verzi MCNP6.2“ (PDF). LANL. 5. února 2018. Citováno 2018-02-15.
  2. ^ „Web MCNP“.
  3. ^ Sood, A. (červenec 2017). „Metoda Monte Carlo a MCNP - stručný přehled naší 40leté historie“ (PDF). MCNP Web - sekce odkazů.
  4. ^ Eckhardt, R. (1987). „Stan Ulam, John Von Neumann a metoda Monte Carlo“ (PDF). Web MCNP - referenční sekce.
  5. ^ von Neumann, J. (1947). "Statistické metody v neutronové difúzi" (PDF).
  6. ^ „ENIAC“. Wikipedia.
  7. ^ „FERMIAC“, Wikipedia, 2019-08-28, vyvoláno 2020-01-09
  8. ^ Carter, L.L. (březen 1975). „Vývoj kódu Monte Carlo v Los Alamos“ (PDF). Web MCNP - referenční sekce.
  9. ^ „Sborník zasedání NEACRP studijní skupiny Monte Carlo“ (PDF). Archivy OECD-NEA. Červenec 1974.
  10. ^ A b James, M.R. „MCNPX 2.7.x - vyvíjeny nové funkce“ (PDF).

externí odkazy