авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Методы и программные комплексы формирования систем константного обеспечения расчетов активации материалов и выходов газообразных продуктов в электро-ядерных установках

На правах рукописи

КУПЦОВ ИЛЬЯ СЕРГЕЕВИЧ МЕТОДЫ И ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМ КОНСТАНТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСЧЕТОВ АКТИВАЦИИ МАТЕРИАЛОВ И ВЫХОДОВ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ В ЭЛЕКТРО-ЯДЕРНЫХ УСТАНОВКАХ Специальность 05.14.03 - «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ОБНИНСК 2012 2

Работа выполнена в Обнинском институте атомной энергетики – филиале федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследователь ский ядерный университет «МИФИ»

Научный консультант: доктор физико-математических наук Коровин Юрий Александрович Официальные оппоненты доктор физико-математических наук Титаренко Юрий Ефимович кандидат физико-математических наук Блохин Анатолий Иванович Ведущая организация Институт Физики Высоких Энергий (ГНЦ РФ-ИФВЭ)

Защита состоится «30» марта 2012 г. в 10 часов на заседании диссертацион ного совета Д.201.003.01 при ГНЦ РФ Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского в конференц-зале по адресу: 249033, г. Обнинск, пл. Бондаренко, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ-ФЭИ.

Автореферат разослан « » февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, _ Т.Н. Верещагина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Долгоживущие актиниды и продукты деления в отработавшем ядерном топливе являются наиболее опасными радиоактивными отходами ядерной энергетики. Перспективным способом снижения их радиационной опасно сти является ядерная трансмутация, которая может быть осуществлена в реакторах различных типов, а также в подкритических электро-ядерных ус тановках, обладающих повышенной по сравнению с обычными реакторами ядерной безопасностью.

Концептуальные исследования свидетельствуют о перспективности электро-ядерного способа производства нейтронов для трансмутации дол гоживущих радиоактивных отходов (ДРАО). Этот способ заключается в ис пользовании подкртического реактора (называемого бланкетом) с внешним источником нейтронов в виде нейтронопроизводящей мишени и ускорителя протонов. В российской технической литературе этот тип установок назы вают электро-ядерными установками (ЭЛЯУ), в зарубежной – Accelerator Driven System (ADS).

Для проектирования электро-ядерных установок и проведения расчетных исследований в области ядерной трансмутации требуется большое количе ство ядерных данных для широкого круга нуклидов и энергий, достигающих нескольких десятков гигаэлектронвольт. Несмотря на сделанные усилия и прогресс в области константного обеспечения расчетов в данной предмет ной области в последние десятилетия остается нерешенными ряд научно технических задач по созданию нейтронопроизводящей мишени. В этой свя зи специалистами данной предметной области был сформулирован перечень следующих НИОКР:

• Развитие методов расчета сечений реакций глубокого расщепления в области промежуточных энергий протонов 20-2000 МэВ;

• Исследование механизмов ядерных реакций с эмиссией кластеров, от вечающих за газонакопление и радиационные повреждения в окне и мишени;

• Развитие и создание компьютерных программ расчета полной и пар циальной активноти, остаточного энерговыделения в материалах ми шени;

• Создание тестированных библиотек оценненых ядерных данных о взаимодействии протонов и нейтронов с энергиями до 3 ГэВ с материа лами мишени, ускорителя и бланкета.

На данный момент нет единой теории внутриядерных взаимодействий, которая бы удовлетворительно объясняла весь спектр рассматриваемых ядерных реакций. Этим обстоятельством и продиктован существующий до вольно широкий спектр программ, одни из которых лучше описывают взаи модействия в одних условиях, другие – в других.

Объектом исследования являются методы и программные комплексы формирования систем константного обеспечения расчетов активации мате риалов и выходов газообразных продуктов в электро-ядерных установках материалы в энергетическом диапазоне от 50 МэВ до 1 ГэВ.

Цель диссертации – разработка и совершенствование методов и про граммных комплексов формирования систем константного обеспечения расчетов активации материалов и образования легких газообразных продук тов в перспективных ЯЭУ на основе методов теории принятия решений при многих критериях, усовершенствование расчетного кода CASCADEX, включающего развитие методов расчета сечений реакций глубокого расще пления, эмиссии кластеров и выходов легких ядер в мишени электро ядерных установок (ЭЛЯУ), обновлению и расширению файлов библиотек оцененных ядерных данных HEPAD, HEAD.

Цель диссертации определяет постановку и решение следующих задач:

• Изучение особенностей, областей применения каскадно испарительной модели CASCADEX;

• Реализация процедуры расчета выходов легких ядер на базе модели CASCADEX;

• Разработка алгоритма оценки высокоэнергетических ядерных данных на основании многофакторного анализа;

• Разработка методики оценки моделей высокоэнергетических ядерных реакций, создание на основе предложенной методики интерактивной среды;

• Оценка моделей высокоэнергетических ядерно-ядерных взаимодейст вий на основании разработанных программных средств и методик.



На защиту выносятся следующие положения:

• Методы оценки активационных ядерных данных в высокоэнергетиче ской области с использованием методов теории принятия решений при многих критериях;

• Программный комплекс CASCADEX 1.2, включающий в себя учет выходов легких ядер, определяющих накопление газообразных продук тов в мишени ЭЛЯУ и продуктов реакций глубокого расщепления;

• Интерактивные программные комплексы подготовки, верификции и валидации баз активационных ядерных данных в области энергий от 0,1 до 10 ГэВ;

• Результаты сравнительного анализа моделей ядерно-ядерных взаимо действий в области энергий от 50 МэВ до 1 ГэВ и данных натурного эксперимента для основных конструкционных материалов ЭЛЯУ (56Fe,59Co, 184W, 209Bi и natPb).

Научная новизна данного диссертационного исследования заключается в том, что в работе:

• Впервые разработан интерактивный программный комплекс для под готовки, верификации и валидации активационных ядерных данных в области энергий от 50 МэВ до 10 ГэВ на основе каскадно испаритаельных моделей, необходимых для расчетного обоснования проектов ЭЛЯУ;

• Впервые предложен подход к оценке активационных ядерных данных в области энергий от 50 МэВ до 10 ГэВ на основе методов теории при нятия решений при многих критериях, позволяющий формировать са мосогласованный набор систем константного обеспечения расчетов ЭЛЯУ;

• Впервые предложена модифицированная версия ПК CASCADEX 1.2, включающая в себя учет выходов легких ядер, определяющих накопле ние газообразных продуктов в мишени ЭЛЯУ и продуктов реакций глубокого расщепления на основе модифицированного подхода Хаузе ра-Фешбаха, реализованного в TALYS 1.2;

• Впервые представлены результаты сравнительного анализа моделей ядерно-ядерных взаимодействий в области энергий от 50 МэВ до 1 ГэВ и данных натурного эксперимента для основных конструкционных ма териалов ЭЛЯУ (56Fe, 59Co, 184W, 209Bi и natPb).

Практическая ценность работы состоит в следующем:

• Проведена верификация и валидация программного комплекса CASCADEX на известных экспериментах и бенчмарках. Даны реко мендации по свободным параметрам данной модели для изотопов не обходимых для константного обеспечения ЭЛЯУ;

• Подготовлены секции в библиотеки оцененных ядерных данных для ряда изотопов необходимых для расчета характеристик при проектиро вании и оптимизации эксплуатационных режимов ЭЛЯУ;

• Разработан интерактивный комплекс позволяющий получить высоко энергетические ядерные данные, выработать рекомендации по приме нению моделей на основании теории принятия решений при многих критериях, оценить параметры моделей и создать библиотеку оценен ных ядерных данных.

Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы поскольку были апробированы в международном проекте «Benchmark of Spallation Models» проводимым МАГАТЭ, в работе использовались современные экспериментальные данные и теоретические представления о механизмах ядерных реакций в рассматриваемом энергети ческом диапазоне, а также современные программы расчета ядерно-ядерных взаимодействий в высокоэнергетической области.

Личный вклад соискателя в представленную работу заключается:

• В разработке и реализации справочно-информационного интерактив ного комплекса, подготовке библиотек ядерно-физических данных;

• Реализации модификаций модели CASCADEX, а именно, в создании интерактивной среды работы с кодом, в осуществлении процедуры расчета выходов газообразных продуктов реакций глубокого расщеп ления по коалесцентной модели и модели движущегося источника, в соединении CASCADEX и Talys 1.2;

• Проведении всех верификационных и валидационных расчетов на из вестных экспериментах и бенчмарках с их последующим анализом для выявления возможности применения к решению задач разработки ЭЛЯУ;

• Оценке моделей на основании разработанных программных средств и методик;

• В обновлении и расширении файлов библиотек оцененных ядерных данных HEPAD, HEAD.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты ис следования докладывались на всероссийских и международных семинарах и конференциях:

• Безопасность АЭС и подготовка кадров. X Международная конферен ция, Обнинск, 1 - 4 октября 2007 г.

• ХV семинар по проблемам физики реакторов («Волга-2008»). Акту альные проблемы физики ядерных реакторов – эффективность, безо пасность, нераспространение. Москва, 2 - 6 сентября 2008 года.

• Workshop on Accelerator Radiation Induced Activation (ARIA'08), Villi gen, Switzerland, October 13 - 17, 2008.

• Безопасность АЭС и подготовка кадров. XI Международная конфе ренция, Обнинск, 29 сентября – 2 октября 2009 г.

• Научная сессия НИЯУ МИФИ-2009, Москва, 25-30 января • ND-2010 - International Conference on Nuclear Data for Science and Technology. Jeju Island, Korea, 26 - 30 April, 2010.

• Научная сессия МИФИ – 2010, Москва, 25 - 31 января, 2010.

• Научная сессия МИФИ – 2011, Москва, 02 - 05 февраля, 2011.

• Научная сессия МИФИ – 2012, Москва, 30 января – 4 февраля, 2012.

Результаты исследования представлены в статьях: по теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи в ведущих рецензируемых на учных журналах, определенных ВАК, 12 - в материалах всероссийских и международных конференций и семинаров. Получено 2 авторских свиде тельства.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четы рех глав основного текста, заключения, библиографического списка, вклю чающего в себя 117 наименований. Работа изложена на 121 страницах с иллюстрациями и 15 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность темы, практическое значе ние, научная новизна и теоретическая ценность исследования, степень раз работанности, формулируются цели и задачи работы, положения, вынесен ные на защиту.

Глава I посвящена краткому описанию потребностей в высокоэнергети ческих ядерных данных в энергетике, медицине и физике твердого тела, ос новным современным программно-расчетным комплексам для получения, обработки, представления высокоэнергетических ядерных данных и обзору существующих библиотек ЯФД в высокоэнергетической области.

В §1.1 обозначены основные существующие инженерно-физические про екты, направленные на получение нейтронов для исследований твердых тел и материалов, на трансмутацию отходов ядерной энергетики и производства редких изотопов, на радиационную защиту космической техники или уст ройств и персонала вблизи ускорителя.

В таблице 1 дается краткий обзор основных приложений высокоэнерге тических реакций.

Таблица 1. Применения реакций глубокого расщепления Применения Существующие проекты SINQ (Швецария), Ep = 0,6 ГэВ, мощность = 1–1,5 МВт Высокоинтенсивный источник SNS (США), Ep = 1 ГэВ, продуктов глубокого расщеп- мощность = 1–1,5 МВт ления J-PARC (Япония), Ep = 3 ГэВ, мощность = 1 МВт, и 50 ГэВ адроный ускоритель ESS (Европа), Ep = 1,5 ГэВ, мощность = 10 МВт ADS (УУС), ADTT, трансмута- MEGAPIE, MUSE, RACE-ISU, YALINA – бустер ция (эксперименты под бен- и т.д.

чмарки) Новые установки GSI-FAIR, SPIRAL, EURISOL и т.д.

Облучение материалов высо- Установки по облучению, производство редких коинтенсивным потоком час- изотопов и т.д.

тиц Безопасность и радиационная Физическая защита, радиационные измерения, защита дозиметрия и т.д.

Разработка устройств детекти- Для текущих и будущих проектов по ускоритель рования ным системам Астрофизика, космос Деятельность МАГАТЭ в сфе ре малых протонных ускорите лей и их применений Обсуждаются проблемы, связанные с требованиями к материалам в сис темах ввода пучка и мишенях. Приведены перечни международных проек тов – бенчмарков1 для подготовки констант существующих и инновацион ных проектов ЭЛЯУ2.





Проблемы константного обеспечения существующих и разрабатываемых проектов выделены как • невозможность получения всех констант экспериментальным путем в связи с длительностью и большими материальными затратами на экс перимент;

• трудности, связанные с расчетной обработкой эксперимента;

• требования к точности экспериментальных данных не соответствуют инженерно-техническим требованиям разрабатываемых проектов.

В связи с вышеизложенным описывается перспектива использования расчетных моделей высокоэнергетических реакций для получения необхо димых ядерных данных.

В §1.2 приведены краткое описание и характеристики основных современ ных программ расчета высокоэнергетических ядерных данных;

представлена краткая физическая модель, лежащая в основе большинства расчетных моде лей;

проанализированы особенности моделей и дана их классификация. Отме чено, что большинство отличий широко используемых расчетных кодов воз никает при выборе набора физических моделей, которые описывают различ ные стадии и в оценке критериев перехода с одной каскадной стадии на дру гую. С одной стороны, различия структуры расчетных кодов приводят к до минированию набора моделей в легкой, средней или тяжелой областях изото пического спектра выхода ядер глубокого расщепления. С другой стороны, все комбинации моделей достаточно хорошо согласуются с экспериментом в области выхода тяжелых ядер, средне – в промежуточной области и плохо – в области выходов легких ядер. Это связанно с проблемами в описании фраг ментации ядер при высокоэнергетических взаимодействиях.

Рассмотрены различия между расчетными кодами, отдельно между бы строй каскадной стадией и медленной испарительной стадией. Указано, что расчет быстрой стадии отличается типом распространения каскадного про цесса. Испарительные модели чаще всего основаны на подходе Вайтскопа Ивинга с различными значениями плотностей уровней и коэффициентами передачи, но существуют модели переходного состояния и модели, основы вающиеся на подходе Хаузера-Фешбаха.

Показано, что избежать несовершенства каждого расчетного кода можно путем комбинирования отдельных моделей в одном программном комплек се. Это позволяет создать целостное представление о физике взаимодейст Бенчмарк (англ. benchmark) — контрольная задача, необходимая для определения сравнительных характеристик производительности компьютерной системы.

ЭЛЯУ — ЭЛектроЯдерная Установка.

вий высокоэнергетических реакций. Эта схема последовательно развивается и используется в данной работе.

В §1.3 уделено внимание оцененным ядерным данным (данные, подго товленные на основе точной интерпретации экспериментальных данных и применения современных ядерных моделей). Процедура оценки ядерных данных включает в себя следующие основные этапы:

• теоретический расчет ядерных данных;

• корректировка рассчитанных ядерных данных с доступными экспери ментальными данными;

• выбор критериев сравнения данных;

• сравнение рассчитанных ядерных данных с экспериментальными ядерными данными с помощью выбранных критериев;

• формирование файлов оцененных ядерных данных на основании про веденного сравнения в установленном формате.

В §1.4 приведены примеры интерактивных систем оценки и хранения ядерных данных.

В главе II описывается программа CASCADEX, созданная в качестве мо дуля для расширения функциональных возможностей программы TALYS.

Программа TALYS предназначена для моделирования взаимодействий легких частиц (протонов, нейтронов, дейтронов, тритонов, 3He- и альфа частиц) с веществом. В TALYS заложены строгие физические модели для описания ядерных реакций, в связи с чем область применения программы ог раничена диапазоном от 1 кэВ до 200 МэВ. Для расширения энергетического диапазона используется статистическая модель программы CASCAD/INPE, способная моделировать высокоэнергетические взаимодействия от 100–150 МэВ до 3 ГэВ. Таким образом, основа программы CASCADEX пред ставляет собой соединительный модуль между TALYS и CASCAD/INPE.

В главе приведены усовершенствования CASCADEX, включающие в себя интеграцию с последней версией кода TALYS 1.2, реализацию модулей расчета дважды дифференциальных сечений выходов легких ядер (p, n, d, t, 3He, 4He) на основе коалесцентной модели и модели движущегося источника, учет процесса образования кластеров. Дано описание интерактивной среды IViS CASCADeX, обеспечивающей возможность проведения многовариантных серийных расче тов, осуществления обоснованного выбора параметров моделей по результатам количественного сопоставления с экспериментом и включающей в себя широ кий спектр средств обработки и представления результатов расчетов. Приведе ны результаты использования разработанного программного обеспечения для задач совершенствования константного обеспечения.

В §2.1 дается краткое описание общего алгоритма программ, рассчиты вающих высокоэнергетические ядерно-ядерные взаимодействия. Приводятся основные характеристики и параметры программы CASCADEX. Описаны этапы развития программного комплекса CASCADEX.

В §2.2. рассматривается каскадно-испарительная модель на примере про граммы CASCADE, проходящая в две стадии. Первая, быстрая стадия, назы вается внутриядерным каскадом и описывается в рамках модели взаимодейст вия двух облаков ферми-газа. Данная стадия модели является статистической, поэтому необходим метод Монте-Карло для моделирования взаимодействий частиц внутри ядра мишени. «Каскадная» стадия модели завершается после того как, налетевшая частица полностью потеряла свою энергию или вылете ла из ядра мишени, ядро при этом переходит в предравновесное состояние. В предравновесии ядро перераспределяет избыточную энергию между нукло нами ядра, при этом существует большая вероятность, что вся энергия скон центрируется на одном нуклоне, и он вылетит из ядра. Если этого не произой дет, то ядро перейдет в равновесное возбужденное состояние и снимет возбу ждение путем испарения вторичных частиц. Процесс испарения частиц пред ставляет собой вторую (медленную) стадию каскадного процесса.

Описание испарения частиц в рамках каскадно-испарительной модели связано с проблемой создания эффективного алгоритма для моделирования этого процесса методом Монте-Карло.

Предлагается более точный подход для описания процессов девозбужде ния – статистический подход, основанный на формализме Хаузера и Феш баха, в том виде, в котором он реализован в программе TALYS, предназна ченной для расчета ядерных реакций при энергиях ниже 200 МэВ.

Принцип работы программы CASCADEX заключается в следующем.

Информация о возбужденных ядрах, образующихся после стадии внутри ядерного каскада, накапливается после каждой истории взаимодействия первичной частицы с ядром-мишенью. Таким образом, после прослежива ния всех историй первичных частиц образуется «популяция» составных ядер, причем ее размеры и содержимое зависят от «пороговой» энергии, ни же которой каскадная стадия считается завершенной. Эта энергия является параметром модели и ограничена значением 200 МэВ.

В иллюстративных целях проведено сравнение расчетных и эксперимен тальных данных по выходам продуктов в реакциях под действием протонов с энергиями от 0,8 до 1,2 ГэВ. Для сравнения использовались также и результа ты расчетов остаточных ядер, полученные по программам CEM03 и INCL4/ABLA, наиболее популярным в настоящее время. Полученные резуль таты выходов продуктов реакций умножались на одно и то же полное сечение неупругих взаимодействий протонов с ядрами для получения сечений образо вания ядер. Кривые массовых распределений остаточных ядер для различных ядер-мишеней и энергий первичных протонов приведены на рис.1: ядро 197Au, облучаемое протонами с энергией 800 МэВ (а);

ядро 208Pb, облучаемое прото нами с энергией 1 ГэВ (б);

ядро 65Cu, облучаемое протонами с энергией 1.2 ГэВ (в);

ядро 99Tc, облучаемое протонами с энергией 800 МэВ (г). Кривые, полу ченные по CASCADEX, обозначены пунктиром, сплошной линией и штрихом представлены расчеты по моделям CEM03 и INCL4/ABLA. Эксперименталь ные данные взяты из работ Ю.Е. Титаренко, F. Rejmund, J. B (2001–2002).

б) а) г) в) Рис. 1. Массовые распределения сечений накопления ядер-продуктов реакций Как видно из графиков на рис.1, сечения, рассчитанные по программе CASCADEX, находятся ближе к экспериментальным данным, чем сечения, рассчитанные по другим программам. Однако имеется существенное рас хождение в области продуктов глубокого расщепления, особенно отчетливо это наблюдается для ядер-мишеней 65Cu и 99Tc, а также для легких фрагмен тов, образующихся при взаимодействии высокоэнергетических протонов с тяжелыми ядрами.

В §2.3-2.7 приведено подробное описание всех модернизаций CASCADEX, необходимых для расширения функциональных и технических возможностей программы. Представлены примеры расчета дважды диффе ренциальных сечений в программе CASCADEX 1.2.

Основные пункты можно отметить как:

Оптимизация под Windows-платформу Для улучшения производительности и стабильности CASCADEX код был протестирован на компиляторах Compaq Fortran 6.X, Watcom Fortran, CygWin G95, Intel Visual Fortran 11.X. Расчет скорости показал, что с оп циями по умолчанию компилятор Intel Visual Fortran увеличивает произво дительность программы примерно на 10–15% на компьютерах одинаковой конфигурации.

Подключена новая версия программы Talys 1.2, обеспечивающая более стабильную работу программы и предоставляющая более точные результа ты расчета сечений.

Модели выходов легких ядер (коалесцентная и модель движущегося источника) В CASCADEX был включен модуль расчета дважды дифференциальных сечений вылета легких ядер (d, t, 3He, 4He) с использованием двух моделей (модель движущегося источника и коалесцентная модель). Обе модели, не смотря на то, что являются феноменологическими, показали неплохое со гласие с экспериментальными данными, и в настоящее время широко ис пользуются в подобных комплексах программ.

Коалесцентная модель основана на предположении о том, что сложные частицы образуются при слиянии свободных нуклонов внутри или на по верхности подвижного ядра. Сечение в коалесцентной модели рассчитыва ется по формуле A N A A1 Z t + Z p d p, 2 pre d 2 (4 / 3) P pre = d d Z ! N ! N t + N p 1 d pd reac (2 m ( E Ec )) где Zt и Zp – атомные номера ядра-мишени и налетающей частицы;

Nt и Np – число нейтронов в ядре-мишени и налетающей частицы соответственно;

reac – сечение взаимодействия первичных частиц с ядром;

m – масса ну клона;

EC – кулоновский потенциал для -частиц;

d 2 pre d p d – дважды p дифференциальное сечение эмиссии неравновесных нейтронов или прото нов;

– энергия испускаемой -частицы, связанная с энергией вылетаю щего нуклона соотношением = 4 p 2 EC ;

P0 – радиус «коалисценции», параметр модели.

Равновесные спектры налетающих частиц ( reac ) и дважды дифференци альное сечение эмиссии неравновесных нейтронов ( d 2 pre d p d ) вычис p лялись с помощью программы CASCADeX 1.2.

Модель движущегося источника базируется на наблюдении того, что спектры дважды дифференциальных сечений имеют форму максвеловского распределения молекул по скоростям. Дважды дифференциальное сечение в модели движущегося источника находится следующем образом:

[ E Z Ec + E1 2 E1 Eac cos()] d2N = N 0 Eac exp, d dE T () где N 0 – нормировочная константа;

Eac = E Z Ec – энергия отталкивания, обусловленная кулоновским взаимодействием;

Ec – энергия кулоновского отталкивания, приходящаяся на единичный заряд;

Z – заряд испущенной частицы;

E1 = m V 2 2 – кинетическая энергия частицы массой m в системе центра масс при скорости V;

T ( ) = T0 exp( 45,5) – температура ядра;

– угол детектирования.

Учет процессов образования кластеров В новой версии CASCADeX 1.2 предусмотрена возможность учета про цессов образования кластеров на основе модели нарушения ядерных связей.

В рамках данного подхода сечение образования фрагмента a на ядре A при энергии падающих нуклонов E записывается в виде (a, A, E ) = ( A, E ) N (a, A) P (a, A, E ), где ( A, E ) – сечение неупругого взаимодействия протонов, имеющих энергию Е, с ядром A ;

N (a, A) – эффективное число кластеров a в ядре A ;

P(a, A, E ) – вероятность нарушения связи кластера a с ядром A при энер гии падающих протонов E.

Разработана интерактивная система Для целей автоматизации расчетов и обработки результатов, а также для подбора параметров моделей, была разработана система визуального моде лирования IViS (Interactive Visual System). Данного рода программная сис тема нацелена на решение проблем обработки, оценки, согласования, вали дации, верификации и наглядного представления полученных данных как для непосредственного применения существующих техник оценки, так и для отработки новых.

В отличие от традиционных подходов к выбору оптимальной модели или набора свободных модельных параметров, где решение выбирается на основе одного из совокупности факторов согласия или свертки (аддитивной, мультипликативной и пр.) нескольких, в IViS реализованы методы вектор ной постановки задачи, основанные на принципе компромисса, т.е. приня тия взвешенного решения, в котором фигурируют все действующие факто ры. Следовательно, если число критериев более одного, то после расчета осуществляется автоматический отбор эффективных наборов параметров модели, обеспечивающих приемлемое по совокупности значений факторов решение. Очевидно, при этом предлагается не однозначный ответ, а лишь область разумных (рациональных) решений. Принятие же однозначного решения остается прерогативой эксперта, поддержка выбора которого мо жет быть осуществлена с использованием современных методов теории принятия решений при многих критериях.

В главе III описывается справочно-информационный интерактивный комплекс подготовки и верификации ядерно-физических данных в высоко энергетической области (СИИК). Раскрывается целесообразность разработ ки, функциональные возможности, структурные и технические особенности СИИК. Описываются модули. Представлен алгоритм отбора наилучших моделей с помощью разработанного комплекса.

§3.1 посвящен методологической основе программы СИИК. В параграфе отражены предпосылки создания, обоснования выбора языка программиро вания и функциональные возможности СИИК.

В §3.1.1 описываются функциональные возможности СИИК, основными из которых являются • поиск оптимальных параметров модели в каждой из областей;

• получение расчетных данных по каждой из моделей;

• выбор оптимальной модели;

• выбор и согласование результатов расчетов по различным моделям.

В §3.1.2 обосновывается выбор языка программирования, в качестве ко торого была выбрана среда разработки Microsoft Visual Studio.Net 2008.

В §3.2 проводится описание компонентов СИИК, включающих в себя - интерактивную среду (оболочку), объединяющую библиотеки высоко энергетических ядерных данных, модели высокоэнергетических ядерных реакций, экспериментальные данные в высокоэнергетической области (EXFOR) и средства подключения данных из файлов;

• систему автоматической подготовки ядерно-физических данных в вы сокоэнергетической области;

• усовершенствованный программный комплекс CASCADeX, исполь зующий хорошо зарекомендовавший себя подход Хаузера-Фешбаха на стадии испарения, который наравне с другими моделями высокоэнер гетических ядерных реакций входит в инструментальный набор СИИК;

• систему статистического анализа расчетной обработки ядерно физических данных, основанной на методах факторного и ковариаци онного анализов, с предусмотренной возможностью импорта результа тов в программные пакеты Excel, Mathcad, Statistics, Origen с целью их последующей обработки;

• систему наглядного визуального представления ядерно-физических данных.

В §3.3 предлагается детализированная структурная схема блоков и мо дулей СИИК.

§3.3.1. Блоки СИИК Функционально СИИК можно разделить на три равноправных блока:

управления, хранения, обработки.

Блок управления – основной блок СИИК, включающий в себя MDI менеджер (MDI – Multiple Document Interface), менеджер решений и менед жер внутренней базы данных.

MDI-менеджер позволяет осуществлять одновременную работу с не сколькими проектами, что делает работу пользователя крайне удобной и эффективной при решении задач сравнительного анализа данных, взятых из разных источников.

Решение – это главная структура СИИК, содержащая непустой набор проектов, с помощью которых возможно проведение статистического ана лиза, а также поиск наилучших данных и моделей. В менеджере решений доступно свободное редактирование Решения (добавление и удаление про ектов из Решения, переименование, редактирование содержимого проектов, входящих в Решение). В рамках конкретного Решения происходит автома тическая «сшивка» данных проектов одного источника.

Менеджер базы данных – это средство удобного представления списка существующих проектов на компьютере. В менеджере базы данных все проекты рассортированы по источнику происхождения в них данных. В рамках этого менеджера доступны все операции редактирования проектов (переименование, редактирование, удаление).

Блок хранения включает в себя две структурные единицы: база данных в формате ENDF/B (HEPAD, IEAF) и XML-хранилище.

База данных в формате ENDF/B позволяет подключать файлы с актива ционными данными.

XML-хранилище реализует функции хранения и быстрого доступа к файлам проектов и Решений.

Блок обработки данных Для обработки данных СИИК включает в себя пять структурных блоков:

• подключение данных из базы EXFOR;

• расчет;

• подключение произвольных данных;

• обработка данных ENDF/B-формата;

• статистика.

Блок визуализации предназначен для наглядного представления и сравнения полученных данных. Визуализатор доступен практически из лю бой части СИИК. Обмен данными с визуализатором происходит по принци пу клиент-сервер. Те части СИИК, из которых доступен визуализатор, от правляют соответствующие запросы и информацию по протоколу (TCP/IP).

§3.3.2. Модули СИИК Модуль подключения данных из базы EXFOR позволяет пользовате лю использовать экспериментальные данные для последующего их приме нения в задачах сравнительного анализа. При этом экспериментальные дан ные могут быть получены и загружены в СИИК как через удаленную базу данных, расположенную на официальной сайте МАГАТЭ3 (www nds.iaea.org/exfor), так и из файлов, расположенных на локальном компью тере пользователя.

Модуль расчета. В модуле расчета происходит работа с программными комплексами, включенными в СИИК. Пользователю необходимо выбрать модели, с помощью которых будут произведены соответствующие вычис ления, а также задать общие для всех моделей входные данные. Кроме зада ния общих для всех моделей параметров необходимо задать параметры, ха рактерные для каждой модели.

По завершении работы модуль расчета данных передает на выход список созданных проектов, содержащий рассчитанные данные, которые автомати чески могут быть добавлены в базу данных.

Модуль подключения произвольных данных необходим для подклю чения данных, полученных из других источников (например, данные, взя тые из интернета или рассчитанные на программных комплексах, к которым у СИИК нет доступа).

Модуль обработки данных ENDF/B-формата. Его функцией является формирование файлов оцененных библиотек ядерно-физических данных и считывания данных из файлов готовых оцененных библиотек ядерно физических данных в формате ENDF/B.

Модуль статистики. Для сравнения результатов расчетов по моделям с экспериментальными данными в настоящее время используются пять реко мендованных факторов согласия (F-, H-, R-, L-, D-факторы) и два фактора, МАГАТЭ — Международное агентство по атомной энергии.

предложенных авторами: корреляция и модифицированный R-фактор Rm.

Их описание приведено в табл. 2.

Совокупность факторного и дисперсионно-ковариационного анализов предоставляет пользователю возможность выбора оптимальной модели рас чета для различных ядер и энергетических диапазонов, а также выбора оп тимальных параметров моделей.

Таблица 2. Факторы согласия N N Оценка интегральной бли Fi (lg( iexp ))lg( icalc ))2 зости к эксперименту, при i = F F= = 10 условии, что данные мо i =, N гут сильно различаться N Показатель степени отра iexp icalc N 1 жает допустимую степень exp, H= H компенсации малых зна N i =1 чений одних слагаемых i большими значениями iexp icalc других. Чем больше зна N exp, D= чение показателя, тем D N больше степень возмож i =1 i ной компенсации Оценка интегральной бли 2 calc exp calc N i exp i calc i зости к эксперименту при, i =1 условии обеспечения i i L= L примерно одинакового icalc N exp вклада различных облас i =1 тей i 1 N icalc Оценка интегральной от R = exp, R носительной близости к N i =1 i эксперименту 1 N 1 exp (i exp ) (icalc calc ) Оценка тенденций пове N i = Cor cor =, дения сечений (Ковариа 1 N 1 exp 1 N (i exp ) (icalc calc ) ция) N i =0 N i = Оценка максимального calc exp Rm = max iexp ;

icalc, Rm относительного отклоне i[1, N ] i i ния сечений Для оценки моделей необходимо включить в Решение файлы с экспери ментальными данными (например, EXFOR). В случае отличия эксперимен тальных точек от рассчитанных (различные аргументы) выполняется интер поляция с помощью встроенных средств СИИК. После этого каждой j-ой модели будет ставиться в соответствие вектор критериев. Данный вектор является определяющим для выявления наиболее согласующейся с экспе риментом модели. Этот отбор проводится в три этапа.

Предварительная обработка векторов включает в себя преобразование величин критериев таким образом, чтобы при сохранении величин различий между ними наилучшие значения критериев стремились к нулю.

Отбор парето-эффективных векторов моделей. Для начала необходимо отсеять парето-эффективные модели. Это действие преследует две цели: с одной стороны, в результате будут отсеяны модели, которые точно не могут считаться оптимальными, а с другой стороны, это необходимо сделать для корректной работы последующих методов отбора.

Выбор наилучшей модели на основании методов анализа иерархий. На этом этапе пользователю предлагается ввести попарные соотношения важ ности критериев в матрицу сравнений. На основании этой матрицы выбира ется наиболее согласующаяся с экспериментом модель, которая и будет ре комендована системой как модель для расчета новой библиотеки ядерных данных в этих условиях (энергетический диапазон, тип мишени и использо ванные параметры модели).

В главе IV представлено применение разработанных комплексов для решения задач получения высокоэнергетических ядерных данных и после дующей их оценки. Разработанное программное обеспечение было исполь зовано для проведения расчетов в рамках проекта, организованного МАГАТЭ, по сравнительному анализу моделей реакций глубокого расщеп ления («Benchmark of Spallation Models»), а также обновлению библиотек активационных данных.

В §4.1 проводится определение оптимальных параметров модели CASCADeX 1.2 с целью дать рекомендации по областям применимости CASCADeX 1.2 и оценки значений свободных параметров модели в диапа зоне энергий от 50 МэВ до 1 ГэВ и массовых чисел от 13 до 240. Была про ведена серия расчетов, по результатам которых были определены значения свободных параметров обеспечивающих наилучшее согласование с экспе риментом.

В качестве примера представлены оптимальные значения параметра по роговой энергии для выбранных пяти нуклидов. Экспериментальные значе ния были взяты из базы данных EXFOR, а также экспериментальных значе ний, представленных в проекте МАГАТЭ «Benchmark of Spallation Models» (табл. 3). Значение пороговой энергии равное нулю, означает, что в данной реакции предпочтительно использовать подход Вайтскопа-Ивинга вместо формализма Хаузера-Фешбаха.

Таблица 3. Оценка значений пороговой энергии Ядро Пороговая Год Реакция Эксперимент (авторы) выхода энергия (МэВ) G.F. Stein, S.J. Mills, F.M. Nortier, B.R.S.

58 Ni(p, x) Fe Simpson, B.R. Meyer K. Ammon, I. Leya, B. Lavielle, E. Gilabert, 56 Fe(p, x) Ne J.C. David, U. Herpers, R. Michel Th. Sehiekel, F. Sudbrock, U. Herpers, M.

55 Mn(p, x) Cl Gloris Pb 50 Ю.Е. Титаренко –– Bi –– Ga –– Ir Pb(p, x) –– Tl –– Nb –– Bi –– Tl На основании количественных сопоставлений с экспериментами прове дена оценка свободных параметров моделей выходов легких ядер. Опти мальные значения коэффициентов P0 – для коалесцентной модели и T0, N0 и – для модели движущегося источника для указанных реакций представ лены в табл. 4.

Сравнительный анализ факторов согласия по моделям, входящих в «Benchmark of Spallation Models», для реакций natPb(p,x) представлен в табл. 5. Также, в таблице выделены штриховкой рекомендованные экспер тами МАГАТЭ модели (incl4abla, incl4gemini, incl4smm) и сплошным цве том - модели, рассчитанная совокупность факторов согласия которых удов летворяет условию парето-оптимальности (CASCADE/ASF, CEM02, g4bic, phits4jam, CASCADeX 1.2). Разница указанных совокупностей, возможно, связана с оценкой экспертами эффективности моделей в условиях традици онного однокритериального подхода, расчеты по которым были осуществ лены в ходе реализации проекта.

§4.2 в рамках многофакторного анализа, предоставляемого средой IViS CASCADeX был проведен сравнительный анализ CASCADeX 1.2 с моделя ми расчета высокоэнергетических нуклон-нуклоных реакций, входящих в программный комплекс MCNPX. В работе было проведено сравнение фак торов для различных пороговых энергий программы CASCADeX 1.2 (0, 50, 100, 150, 200 МэВ) с факторами, полученными в работах под руководством C.H.M. Broeders (2006). В таблицах 6-7 представлены результаты данного сравнения.

Таблица 4. Оценка параметров моделей выходов легких ядер Коалес Энер цент Модель движуще гия ная Ми гося источника Реакция про- Zec Ссылка модель шень тона, МэВ N0 T0 P Pb(p,a) 63 0,15 0,035 5,5 19,837 F.E. Bertrand and Pb(p,3He) 63 19,804 R.W. Pelle, Phys.

0,011 0,068 8,5 Pb Rev. C 8 (1973) Pb(p,t) 63 0,1 0,06 9,5 160 10, Pb(p,d) 63 0,205 0,068 10,5 180 10, Au(p,a) 2500 7 0,015 7 19, A. Bubak et al., Au(p,3He) 2500 0,4 0,004 11 210 19, Au Phys. Rev. C Au(p,t) 2500 2,2 0,02 13,5 10,024 (2007) Au(p,d) 2500 3,3 0,015 11,5 10, Ni(p,a) 175 0,21 0,33 7 240 10, S.V. Frtsch et al., Ni(p,3He) 175 0,039 0,03 13 10, Ni Phys. Rev. C Ni(p,t) 175 0,06 0,028 9 105 5,307 (1991) Ni(p,d) 175 0,4 0,028 8 250 5, Ta(p,a) 1200 8,6 0,01 4,5 220 18, 18,418 C.-M. Herbach et al., Ta(p, He) 1200 0,17 0,021 12, Ta Nucl. Phys. A Ta(p,t) 1200 1,7 0,02 7,5 170 9,337 (2006) Ta(p,d) 1200 2,9 0,025 7,5 9, Bi(p,3He) 62 0,0186 0,088 5,92 19,984 F.E. Bertrand and R.W. Pelle, Phys.

Bi(p,t) 62 0,11 0,07 6,5 150 10, Bi Rev. C 8 (1973) Bi(p,d) 62 0,2 0,07 10,5 200 10,1 Fe(p,a) 62 0,39 0,02 4,5 240 9,656 F.E. Bertrand and Fe(p,3He) 62 R.W. Pelle, Phys.

0,042 0,045 5,8 110 9, Fe Rev. C 8 (1973) Fe(p,t) 62 0,06 0,045 5,4 120 4, Fe(p,d) 62 0,45 0,055 6,5 260 4, A. Cowley et al., Al Al(p,a) 160 0,09 0,04 10 6,083 Phys. Rev. C (1996) Таблица 5. Факторы согласия для реакций natPb(p, x) Интегральный расчет для реакции natPb(p,x), количество экспериментальных точек Факторы согласия Количество полученных Модели расчетных H D R F точек Cas4 6,17 0,69 0,91 5,14 CasASF 4,62 0,49 0,91 2,57 CASCADeX 1.2 5,82 0,71 0,46 10,98 CEM02 4,84 0,51 1,05 2,44 CEM03 5,21 0,56 1,06 2,46 g4bert 14,80 1,02 1,40 4,00 g4bic 4,39 0,53 0,69 3,73 incl4abla 9,61 0,81 1,51 2,04 incl4gemini 20,26 1,28 2,04 2,48 incl4smm 9,57 0,87 1,27 3,67 BertDres 7,37 0,72 1,15 2,59 IsabelaAbla 13,13 1,08 1,77 2,29 IsabelGemini 30,30 1,70 2,49 2,79 Isabelasmm 10,04 0,92 1,35 4,04 Phitsjqmd 42,86 2,23 2,26 6,43 phits4jam 5,63 0,54 0,93 2,12 phits/bertini 6,75 0,61 1,16 2,08 Обработка всей совокупности данных для 184W на основе методов мно гокритериального анализа показала преимущества моделей Bertini/Dresner, CASCADE, CASCADE/ASF, CASCADeX 1.2. Анализ параметра пороговой энергии показал наилучшее совпадение с экспериментом при пороговой энергии 0 и 50 МэВ для 184W. Более того, при условии, что все факторы одинаково значимы и в качестве агрегированного показателя эффективно сти используется их линейная свертка, CASCADE/ASF представляет собой наилучшую модель для расчета сечений реакции 184W(p, x) при соответст вующих энергиях налетающей частицы.

В случае с 59Co эффективными оказались модели, заложенные в про граммы Bertini/Dresner, INCL4/Dresner, CEM2k, CASCADeX 1.2 c пороговой энергией, равной 50 МэВ. При этом наилучшей моделью при условии, что все факторы равнозначны, стала CASCADeX 1.2. Необходимо отметить, что модели Bertini/Dresner и CASCADeX 1.2 для данных реакций всегда входят в совокупность парето-эффективных решений. Результаты интегрального расчета 59Co и 184W для количества экспериментальных точек, равного 218, представлены в табл. 8.

Таблица 6. Факторы согласия для различных моделей для реакции p+184W Энергия налетающего протона Энергия налетающего протона Интегральный расчет, количе 0,8 ГэВ, количество экспери- 1,6 ГэВ, количество экспери ство экспериментальных точек ментальных точек 67, ментальных точек 91, Модель non = 1636 мб non = 1687 мб Факторы согласия H D R F H D R F H D R F Bertini/Dresner 5,08 0,38 0,83 1,76 6,89 0,48 0,87 1,87 6,19 0,44 0,85 1, Bertini/ABLA 5,04 0,39 0,83 2,28 5,67 0,44 0,89 2,63 5,41 0,42 0,86 2, ISABEL/Dresner 5,05 0,37 0,78 2,13 5,45 0,44 0,8 2,6 5,28 0,41 0,79 2, ISABEL/ABLA 5,35 0,38 0,78 2,13 5,91 0,4 0,83 2,83 5,68 0,41 0,81 2, INCL4/Dresner 5,56 0,41 0,75 2,2 5,25 0,38 0,79 2,73 5,38 0,39 0,77 2, INCL4/ABLA 6,18 0,43 0,75 2,54 6,08 0,4 0,85 2,57 6,12 0,41 0,81 2, CEM2k 4,85 0,43 0,8 2,89 5,88 0,45 0,89 3,6 5,47 0,42 0,85 3, CASCADE 4,72 0,39 0,78 1,65a 4,9 0,35 0,83 2,85b 4,82 0,37 0,81 2,39c CASCADE/ASF 4,34 0,33 0,86 1,57 4,51 0,33 0,87 1,69 4,44 0,33 0,87 1, CASCADeX-1. 5,07 0,39 0,73 2,47a 7,52 0,44 0,86 5,86b 6,64 0,42 0,81 4,40c (200 МэВ) CASCADeX-1. 4,96 0,40 0,72 1,99a 6,49 0,40 0,83 7,05b 5,92 0,40 0,79 4,81c (150 МэВ) CASCADeX-1. 5,39 0,41 0,71 1,82a 5,15 0.37 0,80 4,37b 5,25 0,39 0,76 3,33c (100 МэВ) CASCADeX-1. 5,64 0,43 0,69 1,65a 4,89 0,36 0,75 4,63b 5,20 0,39 0,73 3,40c (50 МэВ) CASCADeX-1. 4,88 0,38 0,70 1,68a 4,93 0,35 0,79 3,27b 4,82 0,36 0,75 2,29c (0 МэВ) а b с Количество точек (N) равно 58, N = 86, N = 144.

Таблица 7. Факторы согласия для различных моделей для реакции p+59Co Энергия налетающего Энергия налетающего Энергия налетающего Интегральный расчет, протона 1,2 ГэВ, количе- протона 1,6 ГэВ, количе- протона 2,6 ГэВ, количе количество эксперимен ство экспериментальных ство экспериментальных ство экспериментальных Модель тальных точек точек 20, non = 772 мб точек 20, non = 773 мб точек 20, non = 770 мб H D R F H D R F H D R F H D R F Bertini/Dresner 4,87 0,32 0,7 1,74 4,51 0,33 0,71 1,96 4,29 0,32 0,71 1,76 4,56 0,32 0,71 1, Bertini/ABLA 15,85 0,81 1,5 2,07 13,79 0,81 1,43 2,11 13,71 0,8 1,42 2,11 14,71 0,81 1,45 2, ISABEL/Dresner 4,58 0,28 0,89 1,58 5,66 0,33 1,01 1,65 5,78 0,34 1,15 1,55 5,37 0,32 1,02 1, ISABEL/ABLA 21,17 1,1 1,83 2,31 23,16 1,27 2,04 2,45 28,15 1,63 2,38 2,75 24,34 1,33 2,08 2, INCL4/Dresner 4,16 0,25 0,91 1,56 4,30 0,25 0,95 1,51 4,42 0,27 1,03 1,47 4,29 0,26 0,96 1, INCL4/ABLA 20,35 1,02 1,78 2,21 20,05 1,13 1,87 2,30 26 1,45 2,23 2,55 22,3 1,2 1,96 2, CEM2k 6,52 0,41 0,93 1,78 5,82 0,37 0,84 1,78 5,23 0,36 0,8 1,86 5,88 0,38 0,86 1, CASCADE 12,79 0,6 1,12 2,52 11,80 0,59 1,11 2,38 10,26 0,58 1,08 2,31 11,66 0,59 1,1 2, CASCADE/ASF 6,02 0,36 1,1 1,5 5,51 0,37 1,09 1,48 5,51 0,37 1,08 1,49 5,69 0,37 1,09 1, CASCADeX-1. 10,43 0,59 1,15 2,14 9,33 0,59 1,14 2,16 9,57 0,62 1,16 2,13 9,79 0,6 1,15 2, (200 МэВ) CASCADeX-1. 10,13 0,61 1,19 1,96 9,17 0,6 1,19 1,93 8,48 0,55 1,15 1,87 9,29 0,59 1,18 1, (150 МэВ) CASCADeX-1. 6,27 0,38 1,09 1,52 6,37 0,43 1,08 1,7 6,08 0,4 1,08 2,04 6,24 0,4 1,08 1, (100 МэВ) CASCADeX-1. 3,5 0,22 0,99 1,32 3,47 0,23 1,01 1,38 3,85 0,27 1,03 1,39 3,61 0,24 1,01 1, (50 МэВ) CASCADeX-1. 16,0 0,74 1,44 2 14,5 0,73 1,43 1,98 14,1 0,76 1,44 2 14,9 0,74 1,44 1, (0 МэВ) Таблица 8. Интегральный расчет 59Co и 184W Интегральный расчет 59Co и 184W, количество Модель экспериментальных точек H D R F Bertini/Dresner 5,79 0,41 0,81 1, Bertini/ABLA 8,99 0,53 1,02 2, ISABEL/Dresner 5,30 0,39 0,85 2, ISABEL/ABLA 13,65 0,66 1,16 2, INCL4/Dresner 5,10 0,35 0,82 2, INCL4/ABLA 12,81 0,63 1,13 2, CEM2k 5,59 0,41 0,85 2, CASCADE (original) 7,51 0,43 0,90 2, CASCADE/ASF 4,82 0,34 0,93 1, CASCADEX-1.2 (0 МэВ) 9,02 0,47 0,95 2, CASCADEX-1.2 (50 МэВ) 4,79 0,35 0,81 2, CASCADEX-1.2 (100 МэВ) 5,56 0,39 0,86 2, CASCADEX-1.2 (150 МэВ) 7,08 0,46 0,90 3, CASCADEX-1.2 (200 МэВ) 7,70 0,47 0,91 3, ЗАКЛЮЧЕНИЕ В СООТВЕТСТВИЕ С ЗАДАЧАМИ И ЦЕЛЯМИ • Осуществлена процедура расчета дважды-диффернциальных сечений легких газообразных продуктов (H, He) на базе модели усовершенство ванной модели CASCADEX;

• Разработана интерактивный информационный ПК подготовки, оценки и хранения библиотек ядерных данных в промежуточной и высоко энергетической области;

• Разработана методика оценки моделей высокоэнергетических ядерных реакций на основе теории принятия решения при многих критериях;

• Произведена оценка адекватности моделей высокоэнергетических ядерно-ядерных взаимодействий на основании разработанных про граммных средств и методик на наиболее важных для конструирования ЭЛЯУ изотопах;

• Обновленные секции оцененных библиотек высокоэнергетических данных HEPAD и HEAD 2011 для расчёта электро-ядерных установок;

• Произведена оценка внутренних параметров каскадно-испарительной модели CASCADEX, коалесцентной модели и модели движущегося ис точника для следующих реакций 58Ni(p, x), 56Fe(p, x), 55Mn(p, x), Pb(p,x) в диапазоне от 150 МэВ до 1 ГэВ, natPb(p, x), 209Bi(p, x) в диапа зоне от 50 МэВ до 3 ГэВ и Pb(p, a), Pb(p, 3He), Pb(p, d), Pb(p, t), Au(p, a), Au(p, 3He), Au(p, d), Au(p, t), Ni(p, a), Ni(p, 3He), Ni(p, t), Ni(p, d), Ta(p, a), Ta(p, 3He), Ta(p, d), Ta(p, t), Bi(p, a), Bi(p, 3He), Bi(p, t), Bi(p, d), Fe(p, a), Fe(p, 3He), Fe(p, t), Fe(p, d), Al(p, a) в диапазоне от 63 МэВ до 1.2 ГэВ;

• Подготовлены секции, библиотеки оцененных ядерных данных, одна и дважды-дифференциальных сечений в промежуточной и высокоэнер гетической области энергий для библиотеки HEPAD-2011.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в научных рецензируемых журналах 1. Станковский А.Ю., Конобеев А.Ю., Купцов И.С. Программа CASCADEX для расчета взаимодействий частиц и ядер промежуточных и высоких энергий с веществом.// Известия вузов. Ядерная энергетика, 2008.

№ 4. – С. 65–75.

2. Коровин Ю.А., Станковский А.Ю., Андрианов А.А., Конобеев А.Ю., Купцов И.С. Справочно-информационный интерактивный комплекс подго товки и верификации ядерно-физических данных в высокоэнергетической области.// Известия вузов. Ядерная энергетика, 2009. № 3. – С. 66–76.

3. Андрианов А.А., Конобеев А.Ю., Коровин Ю.А., Купцов И.С., Стан ковский А.Ю. Усовершенствованный программный комплекс CASCADEX 1.2 для расчета реакций глубокого расщепления.// Известия вузов. Ядерная энергетика, 2011. № 2. – С. 5–16.

4. Andrianov A.A., Korovin Yu. A., Kuptsov I.S., Stankovskiy A.Yu. Interac tive Information System for Preparation and Veri_cation of Nuclear Data in the High-energy Range.// Journal of the Korean Physical Society, Vol. 59, No. 2, August 2011, - Р. 1096–1099.

Материалы конференций и тезисы докладов 1. Korovin Yu. Development of a new code to simulate radiation damage and gas accumulation in the structural materials of ADS / Yu. Korovin, I.S. Kuptsov, A. Konobeyev, A. Stankovskiy, A. Natalenko // Workshop on Accelerator Radia tion Induced Activation (ARIA'08), Villigen, Switzerland, 13–17 October, 2008.

– Proc. PSI ARIA 08. – Р. 48–54.

2. Коровин, Ю.А. Сравнительный анализ каскадно-испарительных мо делей, применяемых для расчета протонных активационных данных в энер гетическом диапазоне до 1 ГэВ / Ю.А. Коровин, И.С. Купцов, А.А. Ната ленко, С.А. Осыкин // Актуальные проблемы физики ядерных реакторов – эффективность, безопасность, нераспространение – Волга-2008: материалы XV Семинара – М.: МИФИ, 2008. – С.33.

3. Конобеев А.Ю., Станковский А.Ю. Коровин Ю.А., Купцов И.С. Мо дифицированная каскадно-испарительная модель для расчета взаимодейст вий частиц и ядер промежуточных и высоких энергий с веществом. / Мате риалы XV Семинара по проблемам физики реакторов «Волга-2008», Моск ва, 2–6 сентября 2008 г. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2008. – С. 96–97.

4. Купцов И.С., Наталенко А.А., Коровин Ю.А., Станковский А.Ю. Ин терактивная среда комплексной подготовки ядерных активационных дан ных в энергетическом диапазоне от 0.2 до 1 ГэВ. / Научная сессия НИЯУ МИФИ-2009, Москва, 25–31 января 2009 г. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2009.

– Т.1. – С. 157.

5. Коровин Ю.А., Станковский А.Ю., Купцов И.С. Усовершенствован ная каскадно-испарительная модель на основе формализма Хаузера Фешбаха для расчета активационных данных в высокоэнергетической об ласти. / Научная сессия НИЯУ МИФИ-2009, Москва, 25–31 января 2009 г. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2009. – Т.1. – С. 157.

6. Андрианов А.А., Коровин Ю.А., Купцов И.С., Догов А.А. Сопостав ление расчетов дважды дифференциальных сечений выхода легких ядер по коалесцентной модели и модели движущегося источника. / Безопасность АЭС и подготовка кадров: тез. докл. XI Международной конференции, Об нинск, 29 сентября – 2 октября 2009 г. – Обнинск: ИАТЭ, 2009. – Т.1. –С. 117.

7. Андрианов А.А., Ачаковский О.И., Евдокимов А.Н., Коровин Ю.А., Купцов И.С. Интерактивная среда работы с комплексом программ расчета радиационных повреждений. Безопасность АЭС и подготовка кадров // XI Международная конференция, Обнинск, 29 сентября – 2 октября 2009 г. – Обнинск: ИАТЭ, 2009. – Т.1. – С. 96–97.

8. Купцов И.С., Андрианов А.А., Коровин Ю.А., Догов А.А. Сравни тельный анализ расчетов дважды дифференциальных сечений выходов лег ких ядер в высокоэнергетическом диапазоне по различным моделям. / На учная сессия НИЯУ МИФИ-2010, Москва, 25–31 января 2010 г. – Москва:

НИЯУ МИФИ, 2010. – Т.1. – С. 236.

9. Купцов И.С., Андрианов А.А. Опыт применения информационной ин терактивной среды подготовки высокоэнергетических ядерных активацион ных данных. / Научная сессия НИЯУ МИФИ-2010, Москва, 25–31 января 2010 г. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2010. – Т.1. – С. 237.

10. Купцов И.С., Андрианов А.А., Коровин Ю.А. Модификация кода CASCADEX для расчета дважды дифференциальных сечений выходов легких ядер в высокоэнергетической области / Научная сессия НИЯУ МИФИ-2010, Москва, 25–31 января 2010 г. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2010. – Т.1. – С. 234.

11. Kuptsov I.S., Andrianov A.A., Korovin Yu.A. Stankovskiy A.Yu. Inter active Information System for Preparation and Verification of Nuclear Data in the Hugh-Energy Range. / International Conference on Nuclear Data for Science and Technology Proceedings of Nuclear Data conference 2010 April 26–30, Jeju Island, Korea, ND 2010–1443.

12. Купцов И.С., Андрианов А.А., Догов А.А. Оценка параметров уско рительно управляемых систем для мишеней из Fe, Pb, W в диапазоне энер гий 0.1-1.5 ГэВ. / Научная сессия НИЯУ МИФИ-2012, Москва, 25–31 января 2012 г. – Москва: НИЯУ МИФИ, 2012. – Т.1. – С. 207.

Авторские свидетельства 1. Система визуального моделирования для программы CASCADeX.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №20116112258, дата регистрации 18 января 2011 г.

2. Справочно-информационный интерактивный комплекс подготовки и верификации ядерно-физических данных в высокоэнергетической облас ти. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №20116112259, дата регистрации 17 марта 2011 г.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.