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球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟

李树 蓝可 赖东显 刘杰

球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟

李树, 蓝可, 赖东显, 刘杰
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  • 利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运, 研究靶球辐照均匀性问题. 对于几何结构简单的解析模型, 研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律, 得出的结论与解析的“视因子”方法给出的一致. 对于几何结构复杂的黑腔模型, 如放置有挡板的模型, 解析方法计算困难, 但利用蒙特卡罗方法仍然能够准确模拟计算. 不同挡板大小的理论模型计算结果表明, 挡板对X光输运到靶球表面的分布状况有明显的影响, 如果设置得当则可以提高X光利用效率并显著改善靶球辐照均匀性, 否则可能严重破坏靶球辐照均匀性. 因此, 黑腔中的挡板位置及大小需要精心设计. 应用表明, 蒙特卡罗方法对于具有复杂结构的黑腔辐射输运问题具有很好的适应性.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA01A303)和中国工程物理研究院科学技术发展重点基金(批准号: 2012A0102005)资助的课题.
    [1]

    Zhang J, Chang T Q 2004 Fundaments of the Target Physics for Laser Fusion (Beijing: National Defense Industry Press) (in Chinese) [张均, 常铁强 2004 激光核聚变靶物理基础(北京: 国防工业出版社)]

    [2]

    Lindle J D 1995 Phys. Plasmas 2 3933

    [3]

    Haan S W, Lindl J D, Callanhan D A, Clark D S, Salmonson J D, Hammel B A, Atherton L J, Cook R C, Edwards M J, Glenzer S, Hamza A V, Hatchett S P, Herrmann M C, Hinkel D E, Ho D D, Huang H, Jones O S, Kline J, Kyrala G, Landen O L, MacGowan B J, Marinak M M, Meyerhofer D D, Milovich J L, Moreno K A, Moses E I, Munro D H, Nikroo A, Olson R E, Peterson K, Pollaine S M, Ralph J E, Robey H F, Spears B K, Springer P T, Suter L J, Thomas C A, Town R P, Vesey R, Weber S V, Wilkens H L, Wilson D C 2011 Phys. Plasmas 18 051001

    [4]

    Lindl J D 1998 Inertial Confinement Fusion (New York: Springer-Verlag)

    [5]

    Caruso A, Strangio C 1991 Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 30 1095

    [6]

    Amendt P, Cerjan C, Hamza A, Hinkel D E, Milovich J L, Robey H F 2007 Phys. Plasmas 14 056312

    [7]

    Lan K, Gu P J, Ren G L, Wu C, Huo W Y, Lai D X, He X T 2010 Laser Part. Beams 28 421

    [8]

    Murakami M 1992 Nucl. Fusion 32 1715

    [9]

    Phillion D W, Pollaine S M 1994 Phys. Plasmas 1 2963

    [10]

    Kline J L, Callahan D A, Glenzer S H, Meezan N B, Moody J D, Hinkel D E, Jones O S, MacKinnon A J, Bennedetti R, Berger R L, Bradley D, Dewald E L, Bass L, Bennett C, Bowers M, Brunton B, Bude J, Burkhart S, Condor A, Nicola J M D, Nicola P D, Dixit S N, Doeppner T, Dzenitis E G, Erber G, Folta J, Grim G, Lenn S, Hamza A, Hann S W, Heebner J, Henesian M, Hermann M, Hicks D G, Hsing W W, Izumi N, Jancaitis K, Jones O S, Kalantar D, Khan S F, Kirkwook R, Kyrala G A, LaFortune K, Landen O L, Lain L, Larson D, Pape S L, Ma T, MacPhee A G, Michel P A, Miller P, Montincelli M, Moore A S, Nikroo A, Nostrand M, Olson R E, Pak A, Park H A, Schneider M B, Shaw M, Smalyuk V A, Strozzi D J, Suratwala T, Suter L J, Tommasini R, Town R P J, Wonterghem B V, Wegner P, Widmann K, Widmayer C, Wilkens H, Williams E A, Edwards M J, Remington B A, MacGowan B J, Kikenny J D, Lindl J D, Atherton L J, Batha S H, Moses E 2013 Phys. Plasmas 20 056314

    [11]

    Lan K, Liu J, Lai D X, Zheng W D, He X T 2014 Phys. Plasmas 21 010704

    [12]

    Lan K, He X T, Liu J, Zheng W D, Lai D X 2014 Phys. Plasmas 21 052704

    [13]

    Callahan D A, Amendt P, Dewald E L, Haan S W, Hinkel D E, Izurni N, Jones O S, Landen O L, Lindl J D, Pollaine S M, Suter L J, Tabak M, Turner R E 2006 Phys. Plasmas 13 056307

    [14]

    Pei L C, Zhang X Z 1980 Monte Carlo Methods and Application in Particle Transportation (Beijing: Science Press) (in Chinese) [裴鹿成, 张孝泽 1980 蒙特卡罗方法及其在粒子输运问题中的应用 (北京:科学出版社)]

    [15]

    Du S H, Zhang S F, Feng T G, Wang Y Z 1989 Computer Simulation of Transport Problems (Changsha: Hunan Science and Technology Press) (in Chinese) [杜书华, 张树发, 冯庭桂, 王元璋 1989 输运问题的计算机模拟(湖南科技出版社)]

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    Li S, Li G, Tian D F, Deng L 2013 Acta Phys. Sin. 62 249501 (in Chinese) [李树, 李刚, 田东风, 邓力 2013 物理学报 62 249501]

  • [1]

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    Murakami M 1992 Nucl. Fusion 32 1715

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    [10]

    Kline J L, Callahan D A, Glenzer S H, Meezan N B, Moody J D, Hinkel D E, Jones O S, MacKinnon A J, Bennedetti R, Berger R L, Bradley D, Dewald E L, Bass L, Bennett C, Bowers M, Brunton B, Bude J, Burkhart S, Condor A, Nicola J M D, Nicola P D, Dixit S N, Doeppner T, Dzenitis E G, Erber G, Folta J, Grim G, Lenn S, Hamza A, Hann S W, Heebner J, Henesian M, Hermann M, Hicks D G, Hsing W W, Izumi N, Jancaitis K, Jones O S, Kalantar D, Khan S F, Kirkwook R, Kyrala G A, LaFortune K, Landen O L, Lain L, Larson D, Pape S L, Ma T, MacPhee A G, Michel P A, Miller P, Montincelli M, Moore A S, Nikroo A, Nostrand M, Olson R E, Pak A, Park H A, Schneider M B, Shaw M, Smalyuk V A, Strozzi D J, Suratwala T, Suter L J, Tommasini R, Town R P J, Wonterghem B V, Wegner P, Widmann K, Widmayer C, Wilkens H, Williams E A, Edwards M J, Remington B A, MacGowan B J, Kikenny J D, Lindl J D, Atherton L J, Batha S H, Moses E 2013 Phys. Plasmas 20 056314

    [11]

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  • [1] 李刚, 邓力, 黄则尧, 李树. 非定常辐射输运问题的蒙特卡罗自适应偏倚抽样. 物理学报, 2011, 60(2): 022401. doi: 10.7498/aps.60.022401
    [2] 余波, 尹传盛, 孙传奎, 侯立飞, 宋天明, 杜华冰, 关赞洋, 张文海, 袁铮, 李朝光, 董云松, 蒋炜, 黄天晅, 蒲昱东, 晏骥, 陈忠靖, 杨家敏, 江少恩. 单端驱动银球腔的激光能量耦合和分配. 物理学报, 2019, 68(23): 235201. doi: 10.7498/aps.68.20191026
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    [12] 郭宝增, 宫 娜, 师建英, 王志宇. 纤锌矿相GaN空穴输运特性的Monte Carlo模拟研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2470-2475. doi: 10.7498/aps.55.2470
    [13] 谢朝, 邹炼, 侯氢, 郑霞. 质子束治疗中非均匀组织的等效水厚度修正研究. 物理学报, 2013, 62(6): 068701. doi: 10.7498/aps.62.068701
    [14] 陈锟, 邓友金. 用量子蒙特卡罗方法研究二维超流-莫特绝缘体相变点附近的希格斯粒子. 物理学报, 2015, 64(18): 180201. doi: 10.7498/aps.64.180201
    [15] 江少恩, 孙可煦, 郑志坚, 丁永坤, 杨家敏, 缪文勇, 崔延莉, 陈久森, 于燕宁. 神光Ⅱ装置x射线辐射在低密度CH泡沫中的超声速传播实验研究. 物理学报, 2004, 53(10): 3413-3418. doi: 10.7498/aps.53.3413
    [16] 王晓晗, 郭红霞, 雷志锋, 郭刚, 张科营, 高丽娟, 张战刚. 基于蒙特卡洛和器件仿真的单粒子翻转计算方法. 物理学报, 2014, 63(19): 196102. doi: 10.7498/aps.63.196102
    [17] 金晓林, 杨中海. 电子回旋共振放电的电离特性PIC/MCC模拟(Ⅰ)——物理模型与理论方法. 物理学报, 2006, 55(11): 5930-5934. doi: 10.7498/aps.55.5930
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-07
  • 修回日期:  2015-02-10
  • 刊出日期:  2015-07-05

球形黑腔辐射输运问题的蒙特卡罗模拟

  • 1. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094;
  • 2. 北京大学应用物理与技术中心, 北京 100871
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA01A303)和中国工程物理研究院科学技术发展重点基金(批准号: 2012A0102005)资助的课题.

摘要: 利用蒙特卡罗方法模拟六孔球形黑腔中的辐射输运, 研究靶球辐照均匀性问题. 对于几何结构简单的解析模型, 研究了不同黑腔靶球半径比的靶球辐照均匀性变化规律, 得出的结论与解析的“视因子”方法给出的一致. 对于几何结构复杂的黑腔模型, 如放置有挡板的模型, 解析方法计算困难, 但利用蒙特卡罗方法仍然能够准确模拟计算. 不同挡板大小的理论模型计算结果表明, 挡板对X光输运到靶球表面的分布状况有明显的影响, 如果设置得当则可以提高X光利用效率并显著改善靶球辐照均匀性, 否则可能严重破坏靶球辐照均匀性. 因此, 黑腔中的挡板位置及大小需要精心设计. 应用表明, 蒙特卡罗方法对于具有复杂结构的黑腔辐射输运问题具有很好的适应性.

English Abstract

参考文献 (16)

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