Расчётно-теоретические исследования методом Монте-Карло оптических и нейтронно-физических свойств аргон-ксеноновой газовой среды, содержащей нанокластеры урана и его химических соединений


Просмотр статьи
PDF, 557,0 КБ

The theoretical investigation of neutron and optical properties of argon-xenon gas media containing nanoclusters of the uranium and its chemical compounds by the Monte-Carlo method

The Monte-Carlo method is a powerful and convenient tool for solving a three dimension problems of photon and neutron transport through heterogeneous medium. This paper presents the results of the photon and neutron propagation through the argon-xenon gas media containing uranium and its chemical compound aerosols calculation by Monte-Carlo method. We used the MCNP-5 code for the calculations of energy deposition of fission fragments in Ar-Xe dusty plasma. The Monte-Carlo method was implemented in this code. The neutron multiplication coefficients for the infinite media, containing U, UN and U3O8 nanoparticles were also calculated. We developed the Rayleigh_MC code based on the Monte-Carlo method for optical calculations of photon transmission through this laser active plasma. The absorption and scattering by micro particle of U, or its chemical compounds (UN, UO2, and U3O8) were taken into account. The microscopic cross-section needed for these calculations was calculated in the frame of the Mie theory. The use was made of the experimental data on the complex refraction index for this compound.


Том 11, 2011 год



В работе представлены результаты расчётно-теоретических исследований оптических и нейтронно-физических характеристик перспективной для создания высокоэффективных лазеров с ядерной накачкой аргон-ксеноновой газовой среды, содержащей нанокластеры урана и его химических соединений. Уравнение переноса фотонов в оптически неоднородной среде решалось Монте-Карло. Сечения рассеяния и поглощения электромагнитного излучения аэрозольными частицами различного химического состава рассчитывались по теории Ми, с использованием экспериментальных и теоретических данных по диэлектрическим свойствам урана и его соединений. Расчёты коэффициента размножения нейтронов для таких бесконечных сред, а также среднего удельного энерговыделения также проводились методом Монте-Карло.

нанокластеры, соединения урана, аргон-ксеноновая среда, уравнения переноса, метод Монте-Карло


Том 11, 2011 год



1. Будник А.П., Косарев В.Ф., Лунев В.П. Математическое моделирование генерационных характеристик активных газовых сред, содержащих нанокластеры соединений урана //Доклад на IV Международной конференции “Физика лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы”. (18−21 сентября 2007 г.) г. Обнинск, 2009 г. т.1, С. 177−184.
2. Будник А.П., Косарев В.Ф., Лунев В.П. Математическое моделирование кинетических процессов в газовой аргон-ксеноновой плазме, содержащей нанокластеры химических соединений урана // Препринт ФЭИ-3141, -Обнинск. -2008. -23 с.
3. Fäldt Å., and Nilsson P.O. Optical properties of uranium in the range 0.6-25 eV // Journal of Physics F: Metal Phys. v.10. 1980. P.2573−2580.
4. Arakawa E.T., and Williams M.W. Optical properties of uranium mononitride from 0 to 74 eV // Journal of Nuclear Materials, v.41. 1971. P. 91−95.
5. Marutzky M., Barkow U., Schoenes J., Troc R. Optical and magneto-optical properties of single crystalline uranium nitride // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, v.299. 2006. P.225−230.
6. Ackermann R.J., Thorn R.J., and Winslow G.H. Visible and Ultraviolet Absorption Properties of Uranium Dioxide Films // J. Opt. Soc. Am. v.49. 1959. P.1107−1112.
7. Bates J.L. Visible and Infrared Absorption Spectra of Uranium Dioxide // Nuclear Science and Engineering, v.21. 1965 P. 26−29.
8. Schoenes J. Optical properties and electronic structure of UO2 // Journal of Applied Physics, v.49. 1978 P.1463−1465.
9. Schoenes J. Electronic transitions, crystal field effects and phonons in UO2// Physics Reports v.63. 1980. P.301−336.
10. Griffiths T.R., and Hubbard H.B.St.A. Absorption spectrum of single-crystal UO2: Identification of and effect of temperature on the peak positions of essentially all optical transitions in the visible to near infrared regions using derivative spectroscopy // Journal of Nuclear Materials v.185. 1991. P.243−259.
11. Lunt S. Determining the indices of refraction of reactively sputtered uranium dioxide thin films from 46 to 584 Angstroms // M.S. Thesis Department of Physics and Astronomy Brigham Young University, Provo, UT, August 2002. P.1−74.
12. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. Компьютерные модели физической механики. // М: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. 544 с.
13. Будник А.П., Лунев В.П., Свиньин И.Р., и др. Математическое моделирование люминесценции воздуха под действием радиоактивного излучения космически-земного происхождения. // Тезисы докладов III Всероссийской конференции "Актуальные проблемы прикладной математики и механики", посвященной памяти академика А.Ф. Сидорова (Абрау-Дюрсо, 4-10 сентября 2006 г.). Екатеринбург: УрО РАН, 2006. С. 24−26.
14. X5-Monte Carlo Team. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5 //Report LA-UR-03-1987. Los Alamos. April 2003.
15. Rose P.F. ENDF-201, ENDF/B-VI Summary Documentation // BNL-NCS-17541, Brookhaven National Laboratory. October 1991.
16. Cullen D.E., Chen M.E., Hubbell J.H., et al. Tables and Graphs of Photon Interaction Cross Sections from 10 eV to 100 GeV Derived fom LLNL Evaluated Photon Data Library (EPDL). // Lawrence Livermore National Laboratory report UCRL-50400, v. 6 Rev. 4. Part A: Z=1 to 50. Part B: Z=51 to 100. 1989.
17. Frankle S.C., Reedy R.C., Young P.G. ACTI An MCNP Data Library for Prompt Gamma-ray Spectroscopy // 12th Biennial Radiation Protection and Shielding Topical Meeting. Santa Fe, NM, April 15-19, 2002.
18. Физические величины. Справочник (ред. Григорьев И.С., Мейлихова Е.З.) Москва. Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.