深贯穿问题脉冲高度计数减方差技巧.pdf

第38 卷 第3 期 核 技 术 Vol.38, No.3 2015 年3 月 NUCLEAR TECHNIQUES March 2015 深贯穿问题脉冲高度计数减方差技巧 1 1 2 李长楷 汤晓斌 岳爱忠 1 （南京航空航天大学核科学与工程系 南京 210016 ） 2 （中石油测井有限公司 西安 710077 ） 摘要 在处理核测井、辐射防护以及核医学等深贯穿问题时简单使用无偏方法会导致计算时间长且误差大。较 新版本的MCNP 程序在进行脉冲高度计数时可使用多种减方差技巧。本文使用蒙特卡罗程序代码MCNP5 1.51 对包括 Mesh-based 权窗在内的多种减方差技巧的计算效率进行测试研究，旨在寻求较好的脉冲高度减方差技 巧(Pulse height variance reduction techniques, PHVRT)来解决深贯穿问题中计数效率低的问题。计算表明使用DX 球配合强迫碰撞生成的权窗可大幅提高计算效率，对各参数进行优化后又可进一步大幅度提高计算效率。最终 得出使用Mesh-based 权窗配合其他减方差技巧可以很好解决深贯穿问题计算效率低问题。 关键词 深贯穿，脉冲高度计数，减方差，Mesh-based 权窗 中图分类号 TL99 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.030501 蒙特卡罗方法被公认为处理放射性输运问题最 数[7−8] 。常规的玻尔兹曼通量计数可以在粒子离开栅 有效的方法[1] ，其本质是通过模拟大量粒子输运过 元或者在栅元里发生碰撞时使用减方差技巧，而在 程来推断粒子平均输运过程，这使其在计算时很耗 对脉冲高度计数使用减方差技巧时需要额外储存整 费时间[2−6] ，MCNP 记数结果可以表示为： 个粒子输运过程，这使得脉冲高度计数减方差更为 [9−12]      复杂 。  T  d r d v d t N ( r ,v , t)T ( r , v , t ) (1)    前人已在关于深贯穿问题减方差技巧方面做了 式中，   是粒子密度函数；   是记 大量优秀的工作[13−17]，但很少涉及关于这类问题具 N (r , v , t) T (r , v , t) 数函数。   是函数，粒子达到记数区域时 体解决办法，以及各脉冲高度减方差技巧(Pulse T (r , v , t) T=1 ，否则T=0 。如果只简单地依物理规律抽样事件， height variance reduction techniques, PHVRT)实际效 大量粒子可能根本就不能到达记数区域（包括位置、 果。本文对各减方差技巧的计算效率进行了详细的 能量、时间和方向等），使得计算效率很低。实际上， 研究。 可以多抽样一些T=1 的事件，少抽样T=0 的事件， 为使T保持不变，相应地调整粒子权重，这就是 1 研究方法 减小方差的技巧。衡量减方差技巧效果的标准是 1.1 可用于脉冲高度计数的减方差技巧 FOM (Figure of merit)值： 1 1.1.1 源偏倚