粒子输运程序MCNPX的增强：重离子输运和LAQGSM物理模型

摘要

近来，高能重离子的输运计算受到越来越多的关注，例如在稀有同位素加速器（RIA）工程和空间辐射屏蔽领域。在这些领域中，必须计算能量高于1GeV／核子的重离子（如56Fe、238U）输运和反应。为了满足这些要求，粒子输运程序MCNPX新近的升级扩展了现有的离子输运功能，从原来的几组轻离子（氘核、氚核、3He、α粒子）扩大到几乎覆盖同位素表上所有列出的重离子和轻离子。为了能够处理这些重离子和靶核高能碰撞所引起的核散裂，在引入MCNPX程序中引入了LAQGSM物理模型。该物理模型补充了程序中原有的物理模型，原模型中仅ISABEL模型能够处理重离子碰撞，但是只适用于一定的质量和能量范围。当前模型具有的这些新特征大大增强了MCNPX在高能离子输运方面的有效性，既有输运重离子的能力也允许输运所有核反应（物理模型下发生的）的剩余产物，甚至包括那些非-重离子引起的反应。文中介绍了MCNPX中重离子的实现和使用，并比较了MCNPX的计算结果和基准实验结果，二者一致。