jmct光子-电子耦合输运模拟计算研究

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1、JMCT光子-电子耦合输运模拟计算研究张玲玉李瑞李刚贾清刚邓力模拟软件中心摘要：为满足光子-电子耦合输运应用模拟需求，自主研发丫JMCT光子-电子耦合输运功能，并实现了多种光电耦合输运处理方式，以便满足不同的工程需求。利用光子-电子耦合输运典型算例验证了JMCT光子-电子耦合输运功能的正确性，并应用到了探测器响应函数模拟、闪光照相模拟计算中，表明JMCT在实验核物理、核分析技术应用等方面发挥着越来越重要的作用。关键词：蒙特卡罗模拟;光子-电子耦合输运;测器响应函数;闪光照相;作者简介：张玲玉(1988-),女，博士，助理研究员，从事光子电子耦合输运及其应用模拟研究；zhanglingy

2、u09@163.como收稿日期：2017-06-21基金：能源局重大专题子项(2015ZX06002008)SimulationofJMCTphoton-electroncoupledtransportZhangLingyuLiRuiLiGangJiaQinggangDengLiInstituteofAppliedPhysicsandComputationalMathematics;Abstract：Inordertomeettherequirementsofphoton-electronsimulationsinthepracticalapplications,thephoton-

3、electroncoupledtransportfunctionisresearchedanddevelopedinJMCT.Thisfunctionisrealizedinseveraldifferentwayssoastosatisfyavarietyofengineeringrequirements.Typicalphoton-electroncoupledtransportexamplesarcsimulated,whichverifiesthecorrectnessofJMCTphoton-electroncoupledfunction.Inaddition,thisfunc

4、tionisappliedtosimulatethedetectorresponsefunctionsandflashradiography.ItisshownthatJMCTwillplayamoreandmoreimportantroleinthefieldofexperimentalnuclearphysicsandnuclearanalysistechnology.Keyword：MonteCarlosimulation;photon-electroncoupledtransport;detectorresponsefunction;flashradiography;Recei

5、ved：2017-06-21光子-电子耦合输运模拟是粒子输运研究的一个重要方面，它不仅在核科学技术中有重要的地位，而且在实验核物理、环境监测、探测器研宂、闪光照相等领域都有广泛的应用。例如，在环境监测过程中，有大量放射性环境样品需耍测量，利用光电耦合输运软件进行各种单能丫射线-探测器的响应函数模拟，能将实验测得的多能光子脉冲高度谱分解成羊色光子脉冲高度谱m，进而确定待测样品屮各种具有丫辐射的放射性核素，为辐射环境监测提供有意义的指导。在核测井中，可以通过模拟脉冲中子在地层中激发的非弹性Y射线能谱，来确定淡水开发油田套管井外地层中含油饱和度位1。在探测器研宄中，对探测器进行光子-电子蒙特

6、卡罗耦合输运模拟，是对虚拟仪器研究的延伸，尝试将数值模拟引入实际测量中，能从理论上分析仪器的性能，可为光子探测器设计提供指导ui。在闪光照相屮，通过模拟散射照射量和能量沉积，能够诊断客体的物理特性和几何结构m。因此，开发光子-电子耦合输运模拟功能可满足用户的实际应用需求。目前，对于光子-电子耦合输运的蒙特卡罗模拟软件主要有:ETRAN、SANDYL、EGS、TTGER程序系列、MCNP和GEANT4。ETRAN£虹程序是第一个光子-电子耦合输运程序，由美国国家标准局在1963年开发，之后开发的电子-光子耦合输运程序都是在ETRAN程序的基础上改进的。SANDYLXH程序是美国圣地亚国家

7、实验室于1974年发表的一个三维光子-电子耦合蒙特卡罗方法程序。其最主要的特点是不仅可以输运电子，而且还较充分地考虑了光子-电子的耦合输运过程。EGSM程序是一个用蒙特卡罗方法模拟在任意几何中，能量从几keV到几TeV的光子-电子簇射过程的通用程序包，由美国StanfordLinearAcceleratorCenter提供。TlGERX^l程序系列是美国圣地亚国家实验室20世纪80年代初产生的一个有更强功能、更高软件水平的光子-电子蒙特卡罗程序