Введение к работе
Актуальность работы
В последнее десятилетие наблюдается тенденция повышения интереса к ядерным реакциям при высоких энергиях. Это обусловлено как научными проблемами, так и многочисленными приложениями. К ним относятся создание высокоэнергетических нейтронных источников, производство медицинских радиоизотопов, радиационная защита космических аппаратов и ускорителей.
Для решения этих задач необходимо большое количество ядерных данных для широкого круга нуклидов и энергий, достигающих нескольких десятков гигаэлектронвольт. Получить все данные экспериментально невозможно, поэтому возникает необходимость развития аналитических методов, точность которых должна проверяться по измерениям, проводимым в определенных условиях. Что заключается в разработке моделей и теорий, техники оценки и, в конечном счете, выработке рекомендованных оцененных ядерных данных. С другой стороны, в настоящее время растет количество программ для моделирования ядерных реакций в различных диапазонах энергий и массовых чисел. В связи с этим возникает вопрос о том, в каком отношении находятся те или иные программные продукты между собой и как полученные с их помощью результаты согласуются с экспериментом. На данный момент нет единой теории внутриядерных взаимодействий, которая бы удовлетворительно объясняла весь спектр рассматриваемых ядерных реакций. Этим обстоятельством и продиктован существующий довольно широкий спектр программ, одни из которых лучше описывают взаимодействия в одних условиях, другие - в других.
Объектом исследования являются высокоэнергетические ядерные данные и оцененные библиотеки ядерных данных, расчетные модели ядерно-ядерных взаимодействий в энергетическом диапазоне от 50 МэВ до 1 ГэВ.
Цель исследования
Развитие и совершенствование методов, алгоритмов и компьютерных программ моделирования высокоэнергетических ядерно-ядерных взаимодействий, оценка ядерных данных по различным факторам согласия, разработка методики выбора моделей на основании теории принятия решений при многих критериях.
Задачи исследования
-
Изучение особенностей, областей применения и внутренних параметров каскадно-испарительной модели CASCADEX.
-
Реализация процедуры расчета выходов легких ядер на базе модели CASCADEX.
-
Разработка алгоритма оценки высокоэнергетических ядерных данных на основании факторного анализа.
-
Разработка методики оценки моделей высокоэнергетических ядерных реакций, создание на основе предложенной методики интерактивной среды.
-
Оценка моделей высокоэнергетических ядерно-ядерных взаимодействий на основании разработанных программных средств и методик.
На защиту выносятся
-
Методика и результаты оценки адекватности моделей ядерно-ядерных взаимодействий в области энергий от 150 МэВ до 1 ГэВ на основании теории принятия решений при многих критериях для 39Со, 184W и natPb.
-
Алгоритмы учета выходов легких ядер в программе CASCADEX.
-
Результаты оценки внутренних параметров программы CASCADEX, коалесцентной модели и модели движущегося источника.
-
Справочно-информационная интерактивная среда оценки моделей в высокоэнергетической области.
Научная новизна работы
-
Реализованы модели движущегося источника и коалесцентная модель на основании усовершенствованной каскадно-испарительной модели.
-
Разработан интерактивный справочно-информационный комплекс для подготовки, верификации и валидации ядерно-физических данных в высокоэнергетическом диапазоне.
-
Разработан подход оценки высокоэнергетических ядерных данных в рамках многокритериальной теории принятия решений.
-
Проведена оценка современных каскадно-испарительных моделей на наиболее важных для конструирования ускорительно управляемых систем изотопах.
Практическая значимость работы
-
Созданная справочно-информационная интерактивная среда позволяет выяснить тип отношений между существующими программами и моделями высокоэнергетических ядерных реакций. Это позволяет детально исследовать преимущества и недостатки каждой модели в различных диапазонах нуклидов и энергий, основываясь на теории принятия решений при многих критериях.
-
Проведены верификация и валидация программного комплекса CASCADEX на известных экспериментах и бенчмарках. Даны рекомендации по свободным параметрам данной модели для ряда изотопов. Произведено модифицирование комплекса, направленное на увеличение функциональных возможностей программы.
Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы апробацией результатов, разработанных методик и алгоритмов в международном проекте «Benchmark of Spallation Models», проводимом МАГАТЭ, постоянным уточнением результатов на основании современных экспериментальных и теоретических работ, использованием современных неоднократно верифицируемых программ расчета ядерно-
ядерных взаимодействий в высокоэнергетической области, использованием современных математических алгоритмов теории принятия решений при многих критериях.
Личный вклад соискателя
-
Разработка и реализация справочно-информационного интерактивного комплекса, подготовка библиотек ядерно-физических данных.
-
Реализация модификаций модели CASCADEX, а именно, создание интерактивной среды работы с кодом, осуществление процедуры расчета выходов легких ядер по коалесцентной модели и модели движущегося источника, соединение CASCADEX и Talys 1.2.
-
Самостоятельное проведение всех верификационных и валидацион-ных расчетов на известных экспериментах и бенчмарках с их последующим анализом для выявления возможности применения к решению поставленных задач.
-
Оценка моделей на основании разработанных программных средств и методик.
-
Участие в разработке методики оценки моделей высокоэнергетических ядерных данных на основании методов многофакторного анализа.
Апробация результатов диссертации. Результаты работы докладывались на всероссийских и международных семинарах и конференциях.
-
Научная сессия НИЯУ МИФИ-2009, Москва, 25-31 января 2009 г.
-
ND-2010 - International Conference on Nuclear Data for Science and Technology. Jeju Island, Korea, 26 - 30 April, 2010.
-
X Международная конференция. «Безопасность АЭС и подготовка кадров». Обнинск, 1-4 октября 2007 г.
-
XV Семинар по проблемам физики реакторов («Волга-2008»). Актуальные проблемы физики ядерных реакторов - эффективность, безопасность, нераспространение. Москва, 2-6 сентября 2008 г.
-
Workshop on Accelerator Radiation Induced Activation (ARIA'08), Villi-gen, Switzerland, October 13-17,2008.
-
XI Международная конференция. «Безопасность АЭС и подготовка кадров». Обнинск, 29 сентября -2 октября 2009 г.
7. Научная сессия МИФИ-2010, Москва, 25-31 января 2010 г..
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 16 работ, в том
числе 4 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, 11 - в материалах всероссийских и международных конференций и семинаров и получено два авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, библиографического списка, включающего в себя 116 наименований. Работа изложена на 113 страницах с 28 иллюстрациями и 15 таблицами.
