Компьютерное моделирование фоновых условий в эксперименте gerda и радиационной обстановки на поверхности Луны

Скачать 318 Kb.

Название	Компьютерное моделирование фоновых условий в эксперименте gerda и радиационной обстановки на поверхности Луны
страница	1/4
Дата публикации	26.01.2015
Размер	318 Kb.
Тип	Автореферат

100-bal.ru > Физика > Автореферат

1 2 3 4

На правах рукописи

ДЕНИСОВ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

Компьютерное моделирование

фоновых условий в эксперименте GERDA

и радиационной обстановки на поверхности Луны

01.04.16  физика атомного ядра и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

МОСКВА 2010
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук

Институте ядерных исследований РАН, Москва

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Н.М.Соболевский (ИЯИ РАН)
профессор
Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Е.Н.Алексеев (ИЯИ РАН)
кандидат физико-математических наук В.А.Шуршаков (ИМБП РАН)

Ведущая организация: Лаборатория радиационной

биологии ОИЯИ, г. Дубна

Защита диссертации состоится «___» _____________ 2010 г.

в «____» часов на заседании диссертационного совета Д 002.119.01

Учреждения Российской академии наук

Института ядерных исследований РАН
Адрес: 117312, г. Москва, проспект 60-летия Октября 7а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЯИ РАН.

Автореферат разослан «___»_______________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 002.119.01,

кандидат физико-математических наук Б.А.Тулупов

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Математическое моделирование процесса взаимодействия частиц и ядер со сложными макроскопическими мишенями является необходимым этапом широкого круга исследований в фундаментальной и прикладной ядерной физике. При планировании, подготовке и интерпретации результатов экспериментов в физике атомного ядра, элементарных частиц, неускорительной физике, необходимо компьютерное моделирование экспериментальной установки с целью предсказания фоновых условий и изучения отклика детекторов.

Ряд важных научно-технических проблем включает, как необходимый этап их решения, компьютерное моделирование ядерно-каскадного и электромагнитного процессов в мишени. Имеются в виду расчеты потоков вторичных частиц и ядерных фрагментов, энерговыделения и образования нуклидов под действием пучка ускорителя, либо внешнего облучения космического происхождения. Достаточно упомянуть такие приложения, как создание интенсивных импульсных источников нейтронов, изучение возможностей ADS (Accelerator Driven Systems), адронная терапия в онкологии, радиационная защита на ускорителях и в космосе и др.

Основным методом теоретического описания взаимодействия частиц и ядер высоких энергий со сложными мишенями в настоящее время является статистическое компьютерное моделирование (метод Монте-Карло). Поэтому универсальные компьютерные программы, позволяющие проводить такое моделирование, являются обязательной частью современного инструментария в физике ядра и элементарных частиц. В качестве примера можно привести известные программы Geant4, FLUKA, MCNPX, PHITS и отечественный транспортный код SHIELD.

Диссертация посвящена применению методов компьютерного моделирования при реализации проекта GERDA по поиску двойного безнейтринного бета-распада изотопа ⁷⁶Ge и для оценки радиационной обстановки на поверхности Луны в связи с проектами создания обитаемой лунной базы. Актуальность диссертации обеспечивается масштабностью и значимостью указанных проектов для фундаментальной физики и космонавтики. В качестве инструмента моделирования использовались пакет Geant4 и транспортный код SHIELD.
Цель и задачи работы

Изучение вариантов компоновки массива германиевых детекторов в эксперименте GERDA по поиску двойного безнейтринного  распада изотопа ⁷⁶Ge с целью обеспечения приемлемых фоновых условий.
Расчетно теоретическое обоснование конфигурации и радиозащитных свойств контейнера для наземной транспортировки обогащенного германия в эксперименте GERDA.
Оценка радиационной обстановки на поверхности Луны под действием галактических (ГКЛ) и солнечных (СКЛ) космических лучей в контексте проектов обитаемой лунной базы.

Научная новизна

Предложен и обоснован альтернативный вариант компоновки массива германиевых детекторов в эксперименте GERDA, более простой и дешевый в изготовлении и эксплуатации.
Предложена и реализована конфигурация транспортного контейнера, обеспечивающая приемлемые радиационные условия при транспортировке обогащенного германия по поверхности земли длительностью 20 25 суток.
Создана независимая и самодостаточная методика оценки радиационной обстановки на поверхности Луны, полностью основанная на отечественных моделях, данных и кодах.
При моделировании радиационной обстановки на поверхности Луны впервые строго учтен вклад ядер ГКЛ.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Предложенная в диссертации конфигурация «малых» несегментированных детекторов (массой 1 кг), альтернативная конфигурации «больших» сегментированных детекторов (массой 2 кг, исходный проект).

2. Результаты сравнения фоновых условий от внутренних и внешних источников фона для конфигураций «малых» несегментированных детекторов и «больших» сегментированных детекторов

3 Расчетные функции возбуждения реакций с образованием изотопов ⁶⁸Ge и ⁶⁰Co при взаимодействии протонов и нейтронов со стабильными изотопами германия при энергиях от порога до нескольких ГэВ.

4. Результаты численных экспериментов по подбору геометрической конфигурации транспортного контейнера из железа, обеспечивающей снижение космогенной активации до допустимого уровня.

5. Факт изготовления, на основе выполненных расчетов, транспортного контейнера и успешной перевозки 10 кг обогащенного германия из Красноярска в Мюнхен за 20 дней.

6. Методика оценки потоков частиц и локальной дозы в ткани на поверхности Луны и в лунном грунте под действием ГКЛ и СКЛ.

7. Модель лунного грунта.

8. Результаты расчета потоков частиц и локальной дозы в ткани на поверхности Луны и в лунном грунте на основе предложенной методики.

9 Рекомендации по глубине расположения в лунном грунте рабочих помещений и радиационных укрытий обитаемой лунной базы.
Апробация работы. Основные результаты диссертации представлялись на следующих конференциях: Международная конференция «NUFRA2009» (Кемер, Турция, 2009), 17-й международный симпозиум «Humans in Space» (Москва, 2009), Школа-семинар студентов и молодых учёных «Фундаментальные взаимодействия и космология» (Москва, 2007 и Москва, 2009), рабочих встречах коллаборации GERDA и семинарах ИЯИ РАН.
Публикации. Основные результаты научных исследований по теме диссертации содержатся в 8 публикациях, в их числе 4 публикации в ведущих научных журналах перечня Высшей аттестационной комиссии.
Структура и объем диссертационной работы Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, содержит 56 рис., 31 табл., список литературы из 123 названий. Общий объем диссертации составляет 106 страниц.
Личный вклад диссертанта Автор самостоятельно проводил расчеты спектров, потоков вторичных частиц, фонов и иных величин, используя программы Geant4 и SHIELD. В частности:

В Главе 2 автором проанализированы и предложены к рассмотрению опасные для эксперимента изотопы и другие источники фона, посчитаны фоновые условия во всех предполагаемых конфигурациях массивов детекторов.

В Главе 3 рассчитаны функции возбуждения ⁶⁰Co и ⁶⁸Ge нейтронами и протонами на изотопах германия, рассчитаны потоки нейтронов и протонов в полость защитного транспортного контейнера, скорости наработки указанных изотопов на изотопах германия внутри контейнера и без защиты, даны рекомендации по увеличению эффективности защиты контейнера.

В главе 4 предложена модель грунта Луны на основании отечественных данных аппаратов «Луна-16» и «Луна-20», рассчитаны потоки и дозы на поверхности Луны и в грунте.

1 2 3 4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Программа элективного курса «Компьютерное моделирование» Учебный курс «Компьютерное моделирование» предназначен для изучения в старших классах профильной школы. Курс является элективным,...		Математическое и компьютерное моделирование для неразрушающего... Они изготавливаются в форме тонких пластин различной геометрии, монтаж которых с учетом современного развития технологий изготовления...
	Компьютерное моделирование атомных механизмов деформации и разрушения... Компьютерное моделирование атомных механизмов деформации и разрушения тугоплавких карбидов		Элективный курс «Компьютерное моделирование свободных и вынужденных электромагнитных колебаний» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Н. В. Бордовская В лицее №2 им. Абдуллаева С. Г. 28 декабря было проведено заседание методического объединения учителей информатики по теме: «Компьютерное...		«Компьютерное моделирование» Составитель: Подчиненов И. Е., кандидат физико-математических наук, с н с, профессор кафедры информатики и вычислительной техники...
	Рабочая программа учебной дисциплины «компьютерное моделирование художественных изделий» Направление подготовки: 261400. 62 Технология художественной обработки материалов		Компьютерное моделирование реализации транспортных проектов федерального уровня чиркунов К. С Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Связи с общественностью» протокол № от 20 г
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Протокол согласования рабочей программы дисциплины «компьютерное моделирование»		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема: Компьютерное конструирование и моделирование одежды с помощью прикладных программ
	Реферат На тему: “поверхности второго Поверхности второго порядка – это поверхности, которые в прямоугольной системе координат определяются алгебраическими уравнениями...		«Соковская средняя общеобразовательная школа» «Согласовано» «Утверждаю» В лицее №2 им. Абдуллаева С. Г. 28 декабря было проведено заседание методического объединения учителей информатики по теме: «Компьютерное...
	Введение в практическую астрономию. Учебный курс Основы небесной механики. Устройство телескопов разных типов. Обслуживание и эксплуатация телескопов. Основные правила проведения...		Компьютерное моделирование Просто учитель должен помнить о сквозном характере дидактических линий и в подходящей форме демонстрировать учащимся связи изучаемого...
	Семинар для участников бэп «Моделирование условий для духовно- нравственного... Циклограмма выполнения работ по созданию продуктов деятельности бэп «Моделирование условий для духовно- нравственного воспитания...		Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной работе Вычислительные, программные, информационные системы и компьютерные технологии", "Математический анализ и приложения", "Математическое...

Школьные материалы