中子及次级γ在高空长距离蒙特卡罗输运模拟中的减方差方法

摘要

针对利用蒙特卡罗方法直接模拟计算中子及次级γ在高空大气中大空间长距离输运时遇到的有效粒子数太少、计算时间长及计算误差大等问题,建立了中子及次级γ在高空非均匀大气输运的几何模型,模拟了瞬发中子及次级γ在高空中长距离输运过程,并针对粒子输运特性开展了相应的减方差方法研究。通过对源偏倚、几何分裂、强迫碰撞、权窗、指数变换和DXTRAN球等减方差方法的比较研究发现,综合应用源偏倚、几何分裂和DXTRAN球的方法可有效降低中子及次级γ模拟结果的相对偏差,FOM因子分别提高了39倍和13倍。在此基础上,加入合理设置参数的时间分裂算法可进一步降低计算中子及次级γ时间谱的相对偏差。研究结果表明,综合应用源偏倚、几何分裂和DXTRAN球组合方法可得到20~40 km范围内的中子及次级γ射线注量,相对偏差小于1%,且FOM因子随粒子数的增加而趋于稳定。