基于非结构网格粒子输运的蒙特卡罗模拟计算研究 被引量：3

1

作者 王立鹏 陈森 +5 位作者 张信一 姜夺玉 胡田亮 曹璐 李达 陈立新 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期286-294,共9页

传统的构造实体几何的建模方式不能满足复杂几何输运、多物理耦合计算和大尺度核辐射效应模拟等问题,目前MCNP程序允许在非结构化的网格下跟踪粒子,它是作为一个网格空间嵌入在传统的构造实体几何之中,非结构网格几何采用有限元程序ABA... 传统的构造实体几何的建模方式不能满足复杂几何输运、多物理耦合计算和大尺度核辐射效应模拟等问题,目前MCNP程序允许在非结构化的网格下跟踪粒子,它是作为一个网格空间嵌入在传统的构造实体几何之中,非结构网格几何采用有限元程序ABAQUS创建,使用MCNP的径迹长度估计器计算非结构网格单元内的输运结果,并在非结构网格上执行单元对单元的跟踪,结果可以输出到ABAQUS或者Paraview进行可视化和其他物理分析。本文分析了两种典型的基准实验:Ueki固定源和Godiva临界源问题,模拟结果表明,UM几何的运行时间和与CSG几何的计算偏差与输入网格单元的数量、单元的阶数成正比,同样阶数的四面体比六面体结果误差更小,本文的非结构网格计算结果与传统的构造实体几何结构结果具有很好的一致性。 展开更多

关键词 非结构网格 粒子输运 蒙特卡罗 有限元

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组合几何蒙特卡罗粒子输运支撑软件框架JCOGIN介绍 被引量：11

2

作者 张宝印 李刚 邓力 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期173-176,共4页

介绍了JCOGIN支撑软件框架层次式、模块化的体系结构及其核心数据结构。这些使得JCO-GIN软件框架能够支撑大规模复杂几何的蒙特卡罗(MC)粒子输运并行计算。同时介绍了在JCOGIN支撑软件框架下研发的JMCT程序,并进行了性能测试,在2万处理... 介绍了JCOGIN支撑软件框架层次式、模块化的体系结构及其核心数据结构。这些使得JCO-GIN软件框架能够支撑大规模复杂几何的蒙特卡罗(MC)粒子输运并行计算。同时介绍了在JCOGIN支撑软件框架下研发的JMCT程序,并进行了性能测试,在2万处理器核上模拟20亿粒子,并行效率达到70%。 展开更多

关键词 JCOGIN 支撑软件框架 蒙特卡罗粒子输运 组合几何 并行计算

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蒙特卡罗粒子输运软件JMCT抽样工具库设计 被引量：2

3

作者 上官丹骅 李刚 +1 位作者 张宝印 邓力 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2955-2958,共4页

为通用型蒙特卡罗粒子输运程序JMCT设计了抽样工具库,通过两种技术途径提供各分布的抽样。一是针对各种常见分布提供特定抽样子程序;二是提供一个通用型的抽样子程序,可以实现任意离散分布和任意一维有限区间上连续分布的自动抽样。在... 为通用型蒙特卡罗粒子输运程序JMCT设计了抽样工具库,通过两种技术途径提供各分布的抽样。一是针对各种常见分布提供特定抽样子程序;二是提供一个通用型的抽样子程序,可以实现任意离散分布和任意一维有限区间上连续分布的自动抽样。在设计任意一维有限区间上连续分布的自动抽样工具时利用了部分开源代码,利用其功能提供给用户最大的方便性。对抽样工具库的检验表明,其可以正确、方便地实现各种输运模拟中常见分布的抽样。 展开更多

关键词 蒙特卡罗方法 粒子输运 JMCT程序 抽样

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蒙特卡罗粒子输运程序JMCT研制 被引量：48

4

作者 李刚 张宝印 +2 位作者 邓力 胡泽华 马彦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期158-162,共5页

介绍了具有自主知识产权的蒙特卡罗(MC)粒子输运程序JMCT的初步研制成果。JMCT基于三维组合几何支撑软件框架JCOGIN,采用模块化,分成多层管理结构,可处理多群碰撞和连续能量碰撞,可进行粒子并行和区域分解并行两种并行方法,并具有良好... 介绍了具有自主知识产权的蒙特卡罗(MC)粒子输运程序JMCT的初步研制成果。JMCT基于三维组合几何支撑软件框架JCOGIN,采用模块化,分成多层管理结构,可处理多群碰撞和连续能量碰撞,可进行粒子并行和区域分解并行两种并行方法,并具有良好的可扩展性和高速通信技术,同时配有可视化建模前处理软件。介绍了JMCT采用的多群物质碰撞机制,展示了程序模拟计算测试模型的结果,与MCNP程序计算结果一致。JMCT串行计算速度相比MCNP提高了约3倍;在20 480个处理器核上模拟2×109样本,并行效率可达70%。 展开更多

关键词 JCOGIN框架 蒙特卡罗方法 粒子输运 JMCT程序

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基于CAD邻居列表和包围盒的蒙特卡罗粒子输运几何跟踪加速方法研究

5

作者 陈珍平 宋婧 +3 位作者 吴斌 郝丽娟 胡丽琴 孙光耀 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期212-217,共6页

几何跟踪主要进行蒙特卡罗粒子输运计算中粒子位置和径迹长度的计算，它是蒙特卡罗粒子输运计算的关键技术之一。由于聚变堆几何结构极其复杂，使得几何跟踪在整个蒙特卡罗粒子输运计算中占据30％~80％的计算时间，因此几何跟踪方法的... 几何跟踪主要进行蒙特卡罗粒子输运计算中粒子位置和径迹长度的计算，它是蒙特卡罗粒子输运计算的关键技术之一。由于聚变堆几何结构极其复杂，使得几何跟踪在整个蒙特卡罗粒子输运计算中占据30％~80％的计算时间，因此几何跟踪方法的效率是决定聚变堆蒙特卡罗粒子输运计算效率的重要因素之一。本文提出了基于CAD的邻居列表和包围盒加速方法，并基于 FDS 团队自主研发的超级蒙特卡罗核计算仿真软件系统 SuperMC进行实现。利用聚变堆 FDS-Ⅱ和 ITER模型对本文方法进行了数值验证，测试结果表明本文方法不影响计算结果，并能使程序计算效率提高50％~60％，证明了本文方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 蒙特卡罗 粒子输运 几何跟踪 加速方法 聚变堆

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深穿透粒子输运问题的自适应抽样方法 被引量：4

6

作者 王瑞宏 姬志成 裴鹿成 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2941-2945,共5页

屏蔽计算中的深穿透问题一直是蒙特卡罗计算的一个难题,研究了一种发射点作为驿站的随机游动机制,推导了相应的自适应抽样方法。其主要优势在于,在蒙特卡罗方法求解粒子输运的同时,利用已经获得的信息,自适应地控制各次抽样数,不断完善... 屏蔽计算中的深穿透问题一直是蒙特卡罗计算的一个难题,研究了一种发射点作为驿站的随机游动机制,推导了相应的自适应抽样方法。其主要优势在于,在蒙特卡罗方法求解粒子输运的同时,利用已经获得的信息,自适应地控制各次抽样数,不断完善计算进程。通过对碰撞点引进重要性函数,实现发射点作为驿站的重要性抽样,并结合自适应控制达到最佳抽样状态。数值结果表明:基于发射点作为驿站的自适应抽样方法,在一定程度上克服了深穿透计算中估计值偏低现象。相应的重要函数抽样方法获得了满意的结果。 展开更多

关键词 自适应抽样 蒙特卡罗方法 粒子输运 深穿透问题

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多功能数智化蒙特卡罗程序平台MagicMC研发进展

7

作者 孙爱扣 陈珍平 +4 位作者 曲泓宇 刘程伟 张怡卿 杨超 于涛 《哈尔滨工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期2408-2415,共8页

针对未来复杂核系统数智化计算分析需求,本文基于蒙特卡罗粒子输运方法开发了多功能数智化蒙特卡罗程序平台MagicMC。MagicMC程序以动态蒙特卡罗粒子输运功能为基础模块提供中子-光子学数据,耦合多样化的专门功能模块实现定制化计算分析... 针对未来复杂核系统数智化计算分析需求,本文基于蒙特卡罗粒子输运方法开发了多功能数智化蒙特卡罗程序平台MagicMC。MagicMC程序以动态蒙特卡罗粒子输运功能为基础模块提供中子-光子学数据,耦合多样化的专门功能模块实现定制化计算分析,包括辐射屏蔽计算、材料活化分析、辐射屏蔽优化、多物理耦合、剂量计算等功能。该程序平台建立了时间-空间耦合的动态蒙特卡罗粒子输运方法,可为复杂核应用问题的动态粒子输运模拟提供手段。在数值例题验证中,MagicMC程序在辐射屏蔽深穿透模拟、结构材料精细活化分析及医学物理BNCT剂量计算等方面展示了可靠的分析能力,可初步为复杂核应用问题的高精度、高效率、高置信度计算分析提供理论与技术支撑。 展开更多

关键词 数智化 蒙特卡罗 粒子输运 辐射屏蔽 活化分析 剂量计算 深穿透 硼中子俘获治疗

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MCNP4B程序可视化运行平台开发 被引量：8

8

作者 范佳锦 王义 +3 位作者 程建平 杨平利 田慧 杜宏亮 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期52-55,共4页

成功开发了一套基于 Windows98系统的 MCNP程序可视化运行平台 Mcnp Client。它界面美观、操作简便、易学易用 ,将会获得不熟悉 MCNP程序和蒙特卡罗方法的物理工作者的欢迎 ,有利于MCNP程序的推广应用。

关键词 蒙特卡罗方法 mcnp程序 可视化 电子 中子 光子 联合输运 WINDOWS98 物理学 计算机应用

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蒙特卡罗方法计算介质对窄束γ射线的质量衰减系数 被引量：7

9

作者 李丹 赖万昌 +1 位作者 王广西 郭伟 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期415-417,共3页

根据γ光子与物质的作用机理,对γ光子在介质中反应轨迹进行抽样跟踪,以此建立基于蒙特卡罗方法的粒子输运数学模型。利用虚拟仪器开发工具LabWindows/CVI编制软件模拟γ光子在介质中的输运过程,根据粒子出射率及对应的吸收介质厚度,计... 根据γ光子与物质的作用机理,对γ光子在介质中反应轨迹进行抽样跟踪,以此建立基于蒙特卡罗方法的粒子输运数学模型。利用虚拟仪器开发工具LabWindows/CVI编制软件模拟γ光子在介质中的输运过程,根据粒子出射率及对应的吸收介质厚度,计算介质对窄束γ射线的质量衰减系数。结果显示用蒙特卡罗方法计算介质对窄束γ射线的质量衰减系数是可行的。 展开更多

关键词 蒙特卡罗方法 粒子输运 质量衰减系数 LABWINDOWS/CVI

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深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX研发及应用

10

作者 吴宏春 贺清明 +6 位作者 曹良志 黄展鹏 郑琪 李捷 秦帅 黄金龙 包彦 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期528-538,共11页

西安交通大学核工程计算物理实验室自主研发了深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX。针对大空间伽马射线辐射输运模拟、聚变堆停堆剂量模拟和点源屏蔽问题等新应用场景下的新问题与新挑战,在NECP-MCX中研发了对应的新方法与新功能。针... 西安交通大学核工程计算物理实验室自主研发了深穿透跨尺度辐射场分析软件NECP-MCX。针对大空间伽马射线辐射输运模拟、聚变堆停堆剂量模拟和点源屏蔽问题等新应用场景下的新问题与新挑战,在NECP-MCX中研发了对应的新方法与新功能。针对km尺度的伽马射线辐射输运问题,提出一致性共轭驱动重要性抽样(CADIS)-下次事件估计器(NEE)耦合方法,该方法能够精确高效地获得km尺度距离处的光子通量密度,计算效率比传统的NEE高6.8倍;针对聚变堆停堆剂量问题,采用粒子输运-燃耗-活化-源项耦合分析方法,获得PF线圈、TF线圈、真空室和偏滤器处停堆剂量随停堆时间的变化;对于点源屏蔽问题,提出首次碰撞源(FCS)-CADIS方法,解决CADIS方法对点源进行源偏倚的局限性,FCS-CADIS方法的计算效率比CADIS方法高2倍。 展开更多

关键词 蒙特卡罗方法 粒子输运 深穿透 一致性共轭驱动重要性抽样

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针对大空间伽马射线输运模拟的CADIS-环探测器耦合方法

11

作者 黄展鹏 曹良志 +1 位作者 贺清明 吴宏春 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期246-253,共8页

为解决大空间伽马射线蒙特卡罗输运模拟面临的粒子难以到达目标区域的深穿透问题和小目标区域计数问题,本文提出一致性共轭驱动重要性抽样(CADIS)-环探测器耦合方法。使用环探测器计数作为统计目标量的计数方法,使用基于CADIS方法的概率... 为解决大空间伽马射线蒙特卡罗输运模拟面临的粒子难以到达目标区域的深穿透问题和小目标区域计数问题,本文提出一致性共轭驱动重要性抽样(CADIS)-环探测器耦合方法。使用环探测器计数作为统计目标量的计数方法,使用基于CADIS方法的概率论-确定论耦合流程自动产生源偏倚参数和权窗参数,将自动产生的源偏倚参数和权窗参数与环探测器计数耦合运用到大空间伽马射线输运模拟,能增加环探测器附近的粒子数,降低蒙特卡罗计数统计方差。数值结果表明,针对3000 m的大空间伽马射线输运模拟,在相同粒子输运的情况下,与只使用环探测器计数相比,CADIS-环探测器耦合方法能将相对标准偏差从11.33%降低到2.49%,将品质因子提高2倍。因此,本文提出的CADIS-环探测器耦合方法能有效解决大空间伽马射线输运模拟的深穿透问题和小目标区域计数问题。 展开更多

关键词 蒙特卡罗 降方差技巧 CADIS 粒子输运

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Research and development of the automatic modeling system for Monte Carlo particle transport simulation 被引量：58

12

作者 吴宜灿 李莹 +7 位作者 卢磊 丁爱平 胡海敏 曾勤 罗月童 郑善良 黄群英 陈义学 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2006年第1期20-27,78,共9页

在广泛调研和分析现有几何建模方法特点的基础上研发了具有可视化用户界面的自动建模程序系统MCAM。它可以实现多种商用软件CAD模型与McNP模型之间的相互转换，且提供了模型建立、预处理、属性分析等基本功能和计算结果可视化及基于医... 在广泛调研和分析现有几何建模方法特点的基础上研发了具有可视化用户界面的自动建模程序系统MCAM。它可以实现多种商用软件CAD模型与McNP模型之间的相互转换，且提供了模型建立、预处理、属性分析等基本功能和计算结果可视化及基于医学映像建模接口等扩展功能。全面系统地介绍了MCAM的设计思想与原理、总体结构、主要功能和国际合作协议框架下的应用测试等情况。实践表明，它是一个实用的MCNP计算辅助工具和核设计与核分析质量保证工具。 展开更多

关键词 mcnp CAD 建模 可视化 蒙特卡罗方法蒙特卡罗粒子输运计算自动建模程序系统的研究与发展

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质子在组织等效介质中能量沉积微观特性研究 被引量：1

13

作者 张文仲 郭勇 +1 位作者 骆亿生 王勇 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 2004年第5期410-413,共4页

为探讨质子在人体组织(或组织等效介质)中能量沉积微观特性,在对人体组织材料进行分析的基础上,确定水蒸气作为组织等效材料。利用蒙特卡罗粒子输运技术模拟质子在介质中的微观行为。通过计算数据分析可知,质子在介质中主要以小能量沉... 为探讨质子在人体组织(或组织等效介质)中能量沉积微观特性,在对人体组织材料进行分析的基础上,确定水蒸气作为组织等效材料。利用蒙特卡罗粒子输运技术模拟质子在介质中的微观行为。通过计算数据分析可知,质子在介质中主要以小能量沉积事件(0～50eV)发生能量沉积,这些小能量沉积事件组成质子径迹。 展开更多

关键词 质子 能量沉积 等效 介质 径迹 粒子输运 蒙特卡罗 微观行为 组织 技术

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放射性测井问题理论模型Monte-Carlo方法 被引量：1

14

作者 孙卫 樊晓光 《工程数学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第1期89-94,共6页

系统地完成了三维非稳态情况下粒子角通量型输运方程的推导过程和分群处理，论证了其解的存在性．针对测井问题，利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟和跟踪粒子随机游动，并在这一过程中，实现了关于探测器计数响应率线性泛函的统计量... 系统地完成了三维非稳态情况下粒子角通量型输运方程的推导过程和分群处理，论证了其解的存在性．针对测井问题，利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法模拟和跟踪粒子随机游动，并在这一过程中，实现了关于探测器计数响应率线性泛函的统计量的估计、方差估计及其估计量的无偏性的证明． 展开更多

关键词 蒙特卡罗方法 粒子输运积分方程 无偏统计量 计数响应率

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核电用压电加速度传感器的抗辐照屏蔽设计 被引量：3

15

作者 钱俊江 袁宇鹏 +4 位作者 陈清华 周睿 张萍 张祖伟 母江东 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第4期540-543,549,共5页

为了开展核电用压电加速度传感器的抗辐照屏蔽设计研究,该文采用蒙特卡罗粒子输运软件(MCNP),针对反应堆运行时释放的裂变中子谱和γ谱,考虑服役温度、抗辐照性能、造价、屏蔽效果等因素,提出了铅-聚乙烯-铅多层组合和Fe+W+B4C复合材料... 为了开展核电用压电加速度传感器的抗辐照屏蔽设计研究,该文采用蒙特卡罗粒子输运软件(MCNP),针对反应堆运行时释放的裂变中子谱和γ谱,考虑服役温度、抗辐照性能、造价、屏蔽效果等因素,提出了铅-聚乙烯-铅多层组合和Fe+W+B4C复合材料等两种屏蔽方式。结果表明,当服役时间相对较短、屏蔽体受到辐射剂量不强、服役温度小于聚乙烯(PE)材料的服役温度时,可以考虑采用Pb(10 cm)+PE(15 cm)+Pb(5 cm)的组合方式。当屏蔽体受到的辐射剂量很强、服役温度很高时,可以考虑采用60%Fe+30%W+10%B4C(质量分数)复合材料这种组合。 展开更多

关键词 加速度传感器 核辐射 振动测量 γ射线 蒙特卡罗粒子输运软件(mcnp)

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基于JLAMT可视化建模的JMCT模拟计算 被引量：2

16

作者 郑俞 全国萍 李刚 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期90-95,共6页

JMCT是中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心粒子输运团队自主研发的三维蒙特卡罗模拟软件,JLAMT为其前处理可视化建模工具。使用JLAMT和JMCT程序对B&W,KRITZ,BEAVRS等系列基准题进行了模拟,并对有效增殖系数及计数功能进行了... JMCT是中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心粒子输运团队自主研发的三维蒙特卡罗模拟软件,JLAMT为其前处理可视化建模工具。使用JLAMT和JMCT程序对B&W,KRITZ,BEAVRS等系列基准题进行了模拟,并对有效增殖系数及计数功能进行了对比分析。其中有效增殖系数计算结果与MCNP5的最大偏差为KRITZ2装载方案19基准题的89.1pcm,除BEAVRS基准题外的计数结果与MCNP5的偏差基本小于2%,平均偏差在1%左右;BEAVRS基准题功率分布模拟结果与MCNP5及实测值最大偏差分别为7.06%,16.6%,控制棒价值计算与MCNP5及实测值均吻合较好。 展开更多

关键词 蒙特卡罗 可视化建模 粒子输运

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基于磁场调制的质子放疗新方法及其调制机制

17

作者 邵文成 汤晓斌 +5 位作者 耿长冉 舒迪韵 龚春慧 艾遥 张旭东 郁海燕 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期149-154,共6页

提出一种基于磁场调制的质子放射治疗新方法,探索肿瘤剂量、正常器官剂量与磁场调制方法之间的关联机制,研究磁场调制质子放疗在器官环绕型肿瘤(肿瘤被正常器官环绕或包围)治疗中的应用。基于蒙特卡罗粒子输运程序Geant4,分别建立了理... 提出一种基于磁场调制的质子放射治疗新方法,探索肿瘤剂量、正常器官剂量与磁场调制方法之间的关联机制,研究磁场调制质子放疗在器官环绕型肿瘤(肿瘤被正常器官环绕或包围)治疗中的应用。基于蒙特卡罗粒子输运程序Geant4,分别建立了理想器官环绕结构(由若干平行六面体结构组成)和含胰腺肿瘤人体腹部解剖结构两种几何构型。分别对两种几何构型内部施加磁场,通过改变磁场强度和方向,调制质子束布拉格峰几何位置,利用质子径迹的磁致偏转效应使质子束绕开正常器官对肿瘤进行照射。对于理想器官环绕型构型,磁场调制质子放疗可在保证95%剂量覆盖肿瘤情况下将受质子照射正常器官体积控制在接近于零的极低水平。对于胰腺肿瘤解剖构型,磁场调制方法可使质子束在调制磁场作用下,绕过脊髓和肾脏照射肿瘤,并使肿瘤被95%剂量较好地覆盖。通过磁场调制,可对质子束布拉格峰几何位置和质子径迹弯曲程度进行调制,绕过正常器官对肿瘤进行照射,从而最大限度地减少正常器官的受照体积和剂量。 展开更多

关键词 蒙特卡罗方法 粒子输运 GEANT4 质子放疗 磁场调制 布拉格峰 器官保护

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脉冲中子伽马测井的数学建模研究

18

《测井技术》 CAS 2022年第2期209-209,共1页

俄罗斯科学院的KHISAMUTDINOV A I等进行了与脉冲中子测井有关的数学建模问题研究,在基于非弹性散射脉冲中子伽马测井(PNGL-is)的核地球物理技术背景下研究输运方程的正演和反演问题。分析了14.1 MeV脉冲源快中子的分布,研究了非弹性散... 俄罗斯科学院的KHISAMUTDINOV A I等进行了与脉冲中子测井有关的数学建模问题研究,在基于非弹性散射脉冲中子伽马测井(PNGL-is)的核地球物理技术背景下研究输运方程的正演和反演问题。分析了14.1 MeV脉冲源快中子的分布,研究了非弹性散射的伽马量子分布;粒子分布用蒙特卡罗方法计算;利用基于非弹性散射脉冲中子伽马测井测量数据评价了岩石元素组成的问题。 展开更多

关键词 非弹性散射 数学建模 俄罗斯科学院 输运方程 脉冲中子测井 蒙特卡罗方法 粒子分布 脉冲源

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