Моделирование нейтронных установок и отдельных их элементов методом Монте Карло

Modeling.pngНейтронные приборы прошли эволюционный путь развития от первых примитивных небольших установок, позволявших изучать простейшие кристаллические структуры до современных высокоточных,  высокопоточных и универсальных установок, способных решать широкий круг прикладных и фундаментальных задач в различных областях науки и техники.

 

 

 

Вместе с эволюцией нейтронных установок эволюционировал и процесс их создания. Раньше экспериментальные установки строились методом проб и ошибок, учитывая положительный/отрицательный опыт предыдущих поколений.  «Монументы» человеческой глупости – отрицательный опыт – до сих пор можно встретить в различных исследовательских центрах. Данный подход во многом был обусловлен тем фактом, что аналитическое описание процессов, происходящих при прохождении нейтронов через элементы установки весьма трудоемко, а в большинстве более-менее сложных случаев – просто невозможно. В связи с бурным развитием вычислительных мощностей стало возможным моделировать стохастические процессы движения нейтрона в среде методом Монте Карло. Этот метод оказался удивительно успешным. Сегодня создание любого элемента нейтронных установок не обходится без моделирования.

Численное моделирование позволяет изменить как сам процесс создания нейтронных установок, так и выбор оптимальной конфигурации для достижения определенных результатов. Моделирование позволяет избежать многих ошибок уже на этапе проектирования. Выбор оптимальных параметров становится более понятным и наглядным при использовании математических моделей. Выбор оптимальной конфигурации существующего нейтронного прибора для получения наиболее пригодных параметров (разрешения, светосилы) также может оказаться весьма простой задачей при наличии точной модели установки.

Для решения поставленных задач используются программные пакеты McStas и/или VITESS, в которых реализован метод Монте Карло для расчета нейтронных траекторий.