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复杂条件下放射性沾染数值模拟研究进展

黄流兴, 卓俊, 李雅琦, 牛胜利, 伏琰军, 李夏至, 朱金辉, 牛进林

计算物理 2024, 41 (6): 797-803. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8985

摘要（104）

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PDF （5905KB）（348）

近地核爆炸烟云中的放射性颗粒在不同高度风的驱动下扩散并沉降, 引起大范围的放射性沾染。传统放射性沾染预测模型建立在理想地形和气象条件下, 无法解决复杂条件下的放射性沾染预测问题。本文介绍了作者所在团队近10年来在复杂条件下放射性沾染数值预测方面的研究进展。首先基于气固两相流模型建立了放射颗粒大气输运与沉降过程的数值模拟方法; 然后分别采用雨滴碰撞模型和级联降尺度技术实现了降雨天气和复杂地形条件的放射性沾染预测; 最后, 利用建立的复杂条件下放射性沾染数值预测能力开展了沾染辐射环境分布规律计算研究, 得到了有意义的结果。

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临近空间核爆炸碎片云运动的数值模拟

刘利, 牛胜利, 朱金辉, 左应红, 谢红刚, 商鹏

计算物理 2022, 39 (5): 521-528. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8492

摘要（528）

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PDF （3546KB）（1537）

从质量守恒和动量守恒方程出发, 考虑能量耗散、空气密度随高度变化、X射线沉积能量致大气温升和辐射冷却等影响因素, 建立临近空间核爆炸碎片云运动演化的流体力学模型。计算TEAK试验和ORANGE试验碎片云扩展和上升运动, 给出碎片云中心高度、水平半径、上升速度和形状等典型参数的演化, 与实验测量数据基本相符。计算模型可为电离层效应和人工辐射带效应提供缓发辐射源参数。

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基于AKEBONO哨声波参数的内辐射带高能电子扩散模拟

罗旭东, 牛胜利, 左应红, 陶应龙

计算物理 2017, 34 (3): 335-343.

摘要（521）

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PDF （2725KB）（1472）

为能准确地模拟内辐射带中哨声波对高能电子扩散损失的影响，基于内辐射带AKEBONO哨声波参数统计模型，及随纬度分布的背景冷等离子体密度模型，对引起电子扩散损失的大气分子，空间等离子体嘶声、闪电激发的哨声、人工激发的甚低频三类哨声波，利用准线性扩散理论，计算1.4≤ L≤2.0区域的不同能量电子，受到库仑碰撞和波粒回旋共振相互作用的弹跳周期平均赤道投掷角扩散系数，分析不同作用机制、不同类哨声波、不同能量、不同磁壳参数等对辐射带高能电子扩散损失的影响.结果表明：在赤道面损失锥角附近，高能电子主要受到库仑碰撞作用而扩散；在赤道投掷角接近90°附近区域，等离子体嘶声和闪电激发的哨声是引起扩散的主要因素；内辐射带电子主要受到甚低频电磁波波粒回旋共振扩散影响；扩散系数对高能电子能量及其所处磁壳参数比较敏感，通常，高能电子的能量或所处磁壳参数越大，扩散系数越大.

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场致爆炸发射阴极表面微凸起热效应的数值研究

左应红, 王建国, 范如玉, 朱金辉, 牛胜利

计算物理 2013, 30 (5): 745-752.

摘要（320）

PDF （2364KB）（1177）

研究场致发射电流密度与阴极表面微凸起顶部的温度之间的高度非线性关系,用数值方法计算在外加宏观电场条件下,不同顶底半径比微凸起的热效应.结果表明:当微凸起顶底半径比值不同时,由于微凸起的微观电场增强因子不同,当微凸起顶部温度达到阴极材料的熔点时,微凸起内部温度分布差异显著;当外加宏观电场相同时,微凸起的顶底半径比越小,爆炸发射延迟时间越短;对于顶底半径比确定的微凸起而言,爆炸电子发射延迟时间随外加宏观电场强度的减小而成指数规律增长.

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高空核爆炸注入辐射带电子的大气扩散损失

牛胜利, 罗旭东, 王建国, 乔登江

计算物理 2011, 28 (4): 569-575.

摘要（376）

PDF （294KB）（1196）

利用辐射带电子大气倾角扩散的福克-普朗克方程,通过推导与拟合处理扩散系数表征式,构造二阶精度有限差分格式,给出辐射带捕获电子大气扩散损失的数值计算方法.计算高空核爆炸裂变β谱电子注入辐射带后在不同L壳上的通量损失和能谱变化,结果表明,当L < 1.3时,大气作用引起的扩散损失效应明显,低能电子比高能电子消失要快,电子通量初始阶段衰减很快,随后逐渐近似成时间指数函数形式衰减.

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混合模拟方法模拟电子在固体表面的背散射

卓俊, 黄流兴, 牛胜利, 朱金辉

计算物理 2010, 27 (6): 805-810.

摘要（328）

PDF （291KB）（1107）

将电子输运的直接模拟方法和压缩历史方法相结合,建立能量为50 eV~1 GeV范围的电子在介质中输运的混合模拟蒙特卡罗方法.通过调整散射角参数和损失能量参数控制单次碰撞发生的次数,输运过程中单次碰撞采用直接模拟,在两次直接碰撞之间使用压缩历史方法模拟发生的多次小碰撞过程.利用该方法模拟电子在固体表面的背散射过程,探讨不同计算参数对计算效率和结果的影响,计算不同能量电子在固体表面的背散射系数和出射电子能量分布,计算结果与实验数据符合较好.

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非均匀大气中γ射线输运的蒙特卡罗模拟方法

陶应龙, 朱金辉, 王建国, 牛胜利, 范如玉

计算物理 2010, 27 (5): 740-744.

摘要（377）

PDF （241KB）（1055）

γ射线在高空大气中的输运问题常采用蒙特卡罗方法进行模拟,但由于大气是非均匀连续介质,通常需要根据高度上的密度变化将大气进行分层处理.高空大气密度变化非常剧烈,精细的分层会带来很大的计算量.针对非均匀连续介质中的粒子输运问题,利用质量距离抽样方法代替传统的步长抽样方法,提出一种可直接模拟粒子在非均匀连续介质中输运的蒙特卡罗方法,实现γ射线在非均匀大气中输运的蒙特卡罗模拟,并与MCNP程序的计算结果进行比较,结果符合较好.

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低能电子在固体表面背散射系数的直接Monte Carlo方法模拟

卓俊, 牛胜利, 黄流兴, 朱金辉

计算物理 2009, 26 (4): 586-590.

摘要（457）

PDF （271KB）（1417）

应用单次碰撞的直接Monte Carlo方法计算能量范围从100 eV~10 keV的电子在固体Al,Si,Au表面的背散射系数,其中低能电子在固体中的弹性散射和非弹性散射截面分别应用Mott散射截面和Born近似下的广义振子强度计算模型得到.通过与压缩历史Monte Carlo方法的模拟计算结果及实验值的比较,结果表明,对于100 eV~10 keV范围的低能区电子,采用直接方法计算得到的电子背散射系数与实验值符合较好,直接方法比压缩历史方法更适合于能量在10 keV以下的电子输运计算.

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中子引起的单粒子反转截面的Monte Carlo模拟计算

李华, 牛胜利, 李原春, 李国政

计算物理 1997, 14 (3): 333-339.

摘要（412）

PDF （281KB）（1244）

单粒子效应是带电粒子在电子元器件中通过时,造成电子元器件的电离损伤,导致电子元器件的记录出错。考虑了10-20MeV中子与硅反应的主要反应道,利用Monte Carlo方法对中子射入硅器件中引起的单粒子反转进行模拟,得到质子、α粒子的能量、角度分布。考虑带电粒子在硅片中引起的电离损伤,对不同临界电荷,计算了在16K动态RAM硅片中有一个灵敏单元发生反转时,中子入射注量及相应的单粒子反转截面。给出了反转截面与灵敏单元不同长宽比值和不同入射中子能量值的关系。

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