Mathematical simulation of the neutron interaction with matter

Abstract

The application of neutron beams is important for some fundamental problems in nuclear physics, for fission and fusion reactors, future safety of atomic energy, neutron radioactivation analysis, neutron radiography etc. Solving of such problems is connected with huge material and financial expenses, so the mathematical simulation is widely used. In NSC KIPT GEANT3, GEANT4, our own programs, etc. are used for these purposes. The mathematical models and algorithms of calculation of passage of neutrons with energy up to 14 MeV through homogenous medium with fissionable materials were developed. The simulation of passage of neutrons with energy up to 3 MeV through the plate and cylinder was considered. The obtained results were compared with existing literature data.

Застосування нейтронних пучків є актуальним для вирішення ряду фундаментальних задач ядерної фізики, ядерних та термоядерних реакторів, майбутньої безпечної ядерної енергетики, нейтронно-активаційного аналізу, нейтронної радіографії і т.п. Вирішення таких задач пов’язане с великими матеріальними затратами, тому широко використовуються методи математичного моделювання. Для моделювання проходження нейтронів з енергією до 14 МеВ крізь однорідне середовище та через середовище з матеріалом, що ділиться, були розроблені математичні моделі та алгоритми програм. В цій роботі розглянуті результати розрахунків проходження нейтронів спектра поділу крізь графіт та нейтронів з енергією до 3 МеВ крізь плоский та циліндричний шари поліетилену.

Применение нейтронных пучков актуально для решения ряда фундаментальных задач ядерной физики, ядерных и термоядерных реакторов, будущей безопасной ядерной энергетики, нейтронно-активационного анализа, нейтронной радиографии и т.д. Решение таких задач связано с огромными материальными затратами, поэтому широко используются методы математического моделирования. Для моделирования прохождения нейтронов с энергией до 14 МэВ через однородную среду и через среду с делящимся материалом были разработаны математические модели и алгоритмы программ. В представленной работе рассмотрены результаты расчета прохождения нейтронов спектра деления через графит и нейтронов с энергией до 3 МэВ через плоский и цилиндрический слои полиэтилена.