Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в связи с потребностями дародозиметрии, радиобиологии, радиационной техники, физики >ісоких энергий и др. интенсивно развивается статистическое шравление в теорий переноса излучений, изучающее флуктуационные ірактеристики радиационных полей, такие как вероятностные распределил и моменты аддитивных функционалов от траекторий частиц и т.п. последнее время, в частности, в работах ВЗ.Учайкина и А.ВЛаппы в сазанном направлении получены результаты, являющиеся хорошей новой для разработки эффективных методов расчета распределений и эментов. В том числе - методов, основанных на статистическом )делировании (методов Монте-Карло), позволяющих решать наиболее ожные задачи теории переноса излучения. На практике чаще всего пользуют простейший аналоговый вариант статистического моделиро-ния - имитацию реального прохождения частиц через вещество, торая обычно неэффективна. Более перспективным представляется пользование неимитационных методов. Имеющийся в линейной теории реноса богатый арсенал неимитационных способов расчета неприменим посредственно к флуктуационным характеристикам. Методы же атистической теории разрабатывались в основном для детальных іделей переноса, в которых все столкновения частиц моделируются но. В то же время, для решения практических задач наиболее удобны и іроко используются модели с группировкой столкновений частиц >упповые модели). В этой связи представляется актуальным развитие [сокоэффективных неимитационных методов статистического модели-вания для расчета флуктуационных характеристик в рамках группо-[X моделей переноса излучения.
Цель работы. Разработка аналоговой групповой модели переноса элек-онно-фотонного излучения в гетерогенных средах в широком диапазоне гргий, развитие и конкретизация в ее рамках новых неаналоговых тодов статистического моделирования для расчета основных флуктуа-онных характеристик радиационных полей, реализация методов и делей в универсальном пакете программ, решение с его помощью ряда актически значимых задач радиационной физики. Научная новизна.
I. Развита аналоговая групповая модель переноса электронов, зитроноз к фотонов в гетерогенных средах, обладающая более широкой іастьга применимости, чем известные аналоги, и на ее основе предло-ны две неимитационных модели, решающие проблемы большого змножения частиц в высокоэнергетических каскадах и попадания л'иц в малый детектор.
!. Предложены новые оценки метода Монте-Карло для распрелений и ментов аддитизных функционалов на траекториях частиц, улучшаю-е ряд свойств известных в статистической теории переноса оценок и
. 4-
рименпмые в рамках групповой модели. А именно, "управляемые -осоцые- оценки" для моментов и оценки "одношагового метода флуктуашгоннаго детектора" для распределений и моментов. Разработаны эффективные алгоритмы их программной реализации. Проведены аналитические и численные исследования трудоемкости этих алгоритмов.
'! Разработанные модель и методы реализованы в новой версии универсальной программы КАСКАД. Программа не уступает известным налогам ETRAN и EGS4 в части традиционных транспортных расчетов п не имеет аналогов в части флуктуационных приложений.
4. Реализованные в пакете программ КАСКАД неимитационные методы применены для решения двух флуктуационных задач представляющих как методический, так и практический интерес: 1) впервые полным методом Монте-Карло проведены расчеты флуктуационных характеристик высокоэнергетических электромагнитных каскадов в гетерогенных средах с перепадом энергий частиц до 1010; 2) на основе нового "микродозиметрического подхода" исследована выявляемость с помощью [чгдиационно-дефектоскопических устройств малых дефектов на фоне "квантовых флуктуации". Проведенные расчеты позволили установить ряд закономерностей формирования флуктуации в рассматриваемых ч.а дачах.
Практическая ценность работы. Разработанные алгоритмы и программы являются эффективным инструментом для решения большого круга флуктуационных задач радиационной физики и техники. Созданный пакет программ поззоляет проводить конкретные расчеты как традицион-
IX транспортных, так и флуктуационных радиационных характеристик гчіроком диапазоне энергий электронно-фотонных излучений в гетеро--ппых средах. Наши методы и программы использовались и используются для проведения расчетов в Уральском научно-практическом центре радиационной медицины, Челябинском госуниверситете, Федеральном ракетном центре (Миасс), Омском госуниверситете, Томском политехническом университете, Институте космических исследований РАН (Мос-ча), НИИ Ядерной физики МГУ, Институте физики высоких энергий.
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в работах [1-20].
Аппробаиия работы. Результаты работы докладывались на IV - VI научных конференциях по радиационной защите (1987-1994), на V и VI Всесоюзных совещаниях по микродозиметрии (1978-1990), на VIII Всесоюзном совещании по методам Монте-Карло в вычислительной математике и математической физике (1991), на VIII Международной конференции по защите от радиации (СШАД994), на рабочем совещании по восстановлению доз населения Челябинского региона (Япония,1993), на на научных семинарах Уральского центра радиационной медицины, Томского технического университета, кафедры теоретической физики Челябинского госуниверситета, кафедры статистического моделирования
Санкт-Петербургского госуниверситета, отдела излучений и вычислительных методов НИИ ЯФ МГУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и списка литературы. Она содержит і 1 ч страниц машинописного текста, включая библиографический список из 82 работ отечественных и зарубежных авторов.
