024 Кафедра прикладной ядерной физики
Описание:
Данный курс предназначен для изучения ряда прикладных программных продуктов, позволяющих осуществлять моделирование параметров различных экспериментов (преимущественно из области ядерной физики).
Помимо ядерно-физической направленности рассматриваемых пакетов программ, также следует отметить наличие в данном курсе обзорного рассмотрения ряда программ общетехнической направленности, позволяющих осуществлять расчеты оптических систем, движения газов и жидкостей, прочностных характеристик конструкций, а также моделировать работу электротехнических схем.
Программные продукты, которым в данном курсе уделяется основное внимание:
Программные продукты, которые рассматриваются в данном курсе в обзорной форме: MCNP, ZeMax, SolidWorks, COMSOL Multiphysics.
Значительная часть рассматриваемых инструментов моделирования работает с использованием метода Монте-Карло (вероятностный подход).
MCC MT – позволяет осуществлять моделирование аппаратурного отклика детектора на потоки различных видов излучений (гамма, бета, протоны). Интуитивно понятный интерфейс. Порог вхождения невысокий.
Geant4, MCNP, FLUKA – многофункциональные инструменты для моделирования процессов взаимодействия излучений с веществом. В совокупности могут осуществлять моделирование оптических процессов, поведение заряженных частиц в ЭМ поле, а также отслеживать временные характеристики моделируемых процессов. Позволяют работать со всеми известными видами излучений в широком диапазоне энергий. Могут использоваться также для получения аппаратурных откликов детекторов ионизирующего излучения и в задачах по оптимизации параметров реальных экспериментов. Порог вхождения высокий.
SRIM-2013 – позволяет моделировать процессы распространения ионов в веществе с высокой точностью и в широком диапазоне энергий. Дает возможность отследить тормозной путь иона, процессы генерации дефектов в тормозном веществе и др. Порог вхождения невысокий.
TALYS-2.0 – средство для моделирования ядерных реакций, характерных для исследовательских задач, в которых рассматривается взаимодействие с веществом следующих бомбардирующих частиц: альфа, бета, гамма, нейтроны. Позволяет получить весьма обширную информацию о характеристиках продуктов реакций. Порог вхождения невысокий.
ZeMax – программа для моделирования процессов распространения оптического излучения в различных веществах. Актуально для задач моделирования поведения таких элементов детектирующих систем как сцинтилляторы, световоды и т.п. Порог вхождения невысокий.
SolidWorks – дополнительные библиотеки к данному программному продукту позволяют моделировать особенности процессов теплопередачи, а также движения потоков газов или жидкостей. Кроме того, можно осуществлять моделирование поведения конструкций с точки зрения прочностных характеристик (на удар, изгиб, кручение и т.д.). Порог вхождения невысокий.
COMSOL Multiphysics – многофункциональный инструмент моделирования для оценки характеристик конструкционных элементов, электрофизических и электротехнических устройств и компонент. Порог вхождения высокий.
Все представленные программы для качественного освоения требуют наличия минимальных знаний о предмете или области науки, в рамках которых рассматривается та или иная моделируемая задача. Кроме того, некоторые из программных продуктов имеют определенные лицензионные ограничения к использованию. В связи с этим, некоторая часть указанных программ в курсе представлена в обзорном виде на основе информации из общедоступных источников.
Ряд программ (MCC MT, Geant4, SRIM, TALYS-2.0) подразумевают параллельное прослушивание курса по основам работы с устройствами регистрации ионизирующих излучений, и поэтому для учащихся предусмотрены несложные ознакомительные задачи для получения первичных навыков работы в этих системах.
Программные продукты Geant4 и FLUKA требуют, помимо прочего, навыков программирования на языке C++ и Fortran соответственно.
Структура:
Семестр |
Всего (ч) (Лекц / Практ. / Лаб.) |
Аттестация |
8 |
144 (12 / 36 / 12) |
Экзамен |
Итого |
144 (12 / 36 / 12) |
Экзамен |
Компетенции:
- ПК-2 - Способен проводить математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований
- ПК-27.5 - Способен проводить математическое моделирование процессов и параметров различных ядерно-физических экспериментов
Задачи воспитания:
- В41 - формирование профессиональной ответственности, этики и культуры инженера-разработчика комплексных технических систем
- В43 - формирование творческого инженерного мышления и стремления к постоянному самосовершенствованию