Variance Reduction and Noise Source Sampling Techniques for Monte Carlo Simulations of Neutron Noise Induced by Mechanical Vibrations
针对机械振动诱导的反应堆中子噪声问题，提出噪声源精确抽样策略与权重抵消方法，有效解决Monte Carlo模拟中正负粒子导致的方差灾难，显著提升品质因数并在基准配置上验证有效性。
2022-07-20 physics.comp-ph
iQMC: Iterative Quasi-Monte Carlo for k-Eigenvalue Neutron Transport Simulations
本研究提出iQMC方法，将拟蒙特卡罗模拟替代标准求积技术，在MCDC中结合幂迭代和广义戴维森法求解k特征值中子输运问题，并通过Takeda-1基准验证。
2023-06-20 nucl-th physics.comp-ph
Analysis of Population Control Techniques for Time-Dependent and Eigenvalue Monte Carlo Neutron Transport Calculations
对用于含时和本征值蒙特卡罗（MC）中子输运计算的粒子数控制技术（PCTs）进行了广泛的研究。我们将PCT定义为一种技术，它采用人口普查的人口并返回受控的，无偏见的人口。一个新的视角的基础上的粒子普查和人口控制的抽象进行了探索，铺平了道路，以提高理解和应用的概念。从文献中确定的五种不同的PCT进行审查：简单采样（SS），分裂轮盘赌（SR），梳（CO），修改梳（COX），重复丢弃（DD）。提出了一个理论分析，有多少不确定性是由每个PCT人口。提出了适用于时变和特征值MC模拟的PCT并行算法。基于运行时间和理货平均误差或标准差的相对性能的PCTs进行评估，通过解决时间相关和特征值测试问题。结果发现，SR和CO同样是最有效的技术，紧随其后的DD。
2022-06-17 physics.comp-ph
Performance Portable Monte Carlo Neutron Transport in MCDC via Numba
针对MC/DC中子输运应用，提出基于Numba编译器的跨平台性能可移植方案，使程序可灵活运行于纯Python、编译型CPU或GPU模式，并结合异步调度器Harmonize优化GPU性能，在CPU和GPU上均取得优异扩展性。
2025-05-29 physics.comp-ph
Interplay of Variance Reduction and Population Control in Monte Carlo Neutron Transport
本文研究时间相关蒙特卡罗中子输运中权重窗等方差降低技术与种群控制组合的相互作用，发现均匀梳理优于基于权重的梳理，且时间相关权重窗可进一步提升性能。
2025-09-26 physics.comp-ph
A Quasi-Monte Carlo Method with Krylov Linear Solvers for Multigroup Neutron Transport Simulations
在这项工作中，我们研究取代标准的正交技术中使用的确定性线性求解器与固定种子准蒙特卡罗计算，以获得更准确和有效的解决方案的中子输运方程（NTE）。准蒙特卡罗（Quasi-Monte Carlo，简称QMC）是利用低偏差序列对相空间进行采样，代替传统蒙特卡罗（Monte Carlo，简称MC）所使用的伪随机数发生器。QMC技术减少了随机输运扫描的方差，因此增加了迭代方法的精度。从历史上看，QMC在很大程度上被粒子输运界所忽视，因为它打破了模拟MC粒子模拟中建模散射所需的马尔可夫假设。然而，通过使用迭代方法，NTE可以建模为纯吸收问题。这消除了明确建模粒子散射的需要，并提供了非常适合QMC的应用程序。为了获得解决方案，我们实验了三个独立的迭代求解器：标准源迭代（SI）和两个线性Krylov求解器，GMRES和BiCGSTAB。由此产生的混合迭代QMC（iQMC）求解器进行了评估三个一维板坯几何问题。在每个样本问题中，Krylov求解器实现收敛的迭代次数（最多8次）比源迭代少得多。无论使用的线性求解器，混合方法实现了$O(N^{-1})$的近似收敛速度相比，传统MC模拟的预期$O(N^{-1/2})$，在所有的测试问题。
2022-08-31 physics.comp-ph
MCViNE -- An object oriented Monte Carlo neutron ray tracing simulation package
MCViNE（Monte-Carlo VIrtual Neutron Experiment）是一个多功能的蒙特卡罗（MC）中子射线追踪程序，为研究人员提供了用于执行反映真实中子散射实验的计算机建模和模拟的工具。通过采用现代软件工程实践，例如使用复合和访问者设计模式来表示和访问中子散射体，并使用递归算法进行多次散射，MCViNE足够灵活，可以处理复杂的中子散射问题，包括例如复杂检测器系统的中子检测，以及各种样品和样品环境中的单次和多次散射事件。此外，MCViNE可以利用广泛用于仪器设计和优化的基于线性链的MC射线跟踪包中的仿真组件，以及基于NumPy的组件，使原型变得有用且易于开发。这些发展使我们能够进行详细的模拟的中子散射实验与非平凡的样品在飞行时间非弹性仪器在Sputterus中子源。粉末和单晶样品与各种散射内核，包括内核的声子和磁振子散射，这样的模拟的例子。通过精确再现实验结果的模拟，可以打开和关闭散射机制，以确定它们如何对测量的散射强度做出贡献，从而提高我们对基础物理的理解。
2015-11-19 physics.comp-ph physics.ins-det
The full configuration interaction quantum Monte Carlo method in the lens of inexact power iteration
Duke University（杜克大学）
本文提出了一种通用分析框架，用于高效求解量子多体问题中高维本征值问题。该框架建立了几种随机算法的收敛定理，包括全配置交互量子蒙特卡罗方法和快速随机迭代方法，并通过数值实验验证了其一致性。
2018-06-28 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Analysis and Monte Carlo Modelling of Multiple Scattering of a Beam of Neutrons or Photons off of the Two Surfaces of a Broad Material Target as a Function of its Thickness
本文研究了中子和光子在固体矩形靶上的散射。通常使用麦克斯韦玻尔兹曼输运方程来处理这个问题，并使用基本的对称性来简化计算。对于各向同性散射中心，我们可以引入一个直接的Fredholm积分方程的方法来寻找通量。在这里，我们比较蒙特卡罗评估所产生的Fredholm方程的确定性迭代方法的解决方案。我们包括一个基于内核的方法来估计整体角度依赖。我们发现，对于简单的几何形状用于辐射剂量学的研究，中子屏蔽评估，并间接的临界，我们得到合理的快速收敛的通量和电流值。
2017-12-22 nucl-th physics.comp-ph
Monte Carlo simulations for the optimization and data analysis of experiments with ultracold neutrons
动能高达300 neV的超冷中子（UCN）可以在材料或磁约束中储存数百秒。这使得它们成为探测自然界基本对称性的一个非常有用的工具，通过寻找中子电偶极矩的电荷宇称破坏，并产生大爆炸核合成的重要参数，例如中子寿命测量。进一步提高UCN源的强度对于下一代实验至关重要。先进的蒙特卡罗（MC）模拟程序在优化UCN源和实验的中子光学，而且在估计系统的影响，并在基准的分析代码是很重要的。在这里，我们将简要概述最近MC模拟活动在这一领域。
2018-06-28 physics.comp-ph physics.data-an physics.ins-det
The influence of nuclear models and Monte Carlo radiation transport codes on stray neutron dose estimations in proton therapy
本文研究了几种蒙特卡罗辐射输运程序和核模型对次级中子能谱模拟的影响及其对质子治疗中子剂量计算和测量的影响。使用三种不同的多用途蒙特卡罗辐射输运代码（FLUKA、MCNPX、Geant 4）和不同的可用核模型，使用10 cm x 10 cm矩形单能质子束（110、150、180和210 MeV）计算PMMA壁水箱体模内各点的次级中子能谱。采用比释动能近似，利用水中注量-剂量当量转换系数计算了二次中子剂量。此外，电化学蚀刻的CR 39检测器校准的不同光谱的影响进行了分析，为不同的代码和模型。在布拉格峰以外的远端位置，结果显示最大的代码之间的变化，高达53%的高能量中子注量在16厘米从布拉格峰的110 MeV质子束。在横向位置，代码之间的变化较小，总中子注量在20%以内。MCNPX中的核模型的变化仅在180和210 MeV的质子束能量下可见，并且在距离束轴11 cm的横向处对210 MeV的高能量中子注量进行建模，其高达23%。对于所使用的不同模型，对中子剂量当量的影响有限（<8%），而对于不同的代码，影响很明显（在距离110 MeV质子束的布拉格峰16 cm处为45%）。CR 39横向校正因子在程序间平均变化10%，在核模型间平均变化5%，这表明不同程序对计算的中子注量谱有很大影响，而MCNPX中不同模型对质子治疗中子模型的影响较小。
2021-12-07 physics.comp-ph physics.med-ph
Auxiliary Field Quantum Monte Carlo for Dilute Neutrons on the Lattice
本研究采用约束路径AFQMC方法，经Hubbard模型基准测试后，用可调 onsite 接触相互作用复现散射参数，初步实现格点下两体到少体中子核系统的计算，为格点核系统研究提供新方法。
2024-04-10 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.comp-ph
Generational variance reduction in Monte Carlo criticality simulations as a way of mitigating unwanted correlations
蒙特卡罗临界模拟被广泛用于核安全演示，因为它们提供了一个任意精确的估计，而很少做假设。然而，由于这种数值方法的开始，众所周知，偏差可能会影响这些计数和计数本身的误差估计。特别是，在过去的十年中发展起来的随机建模方法揭示了空间相关性通过一种称为中子聚类的现象所发挥的突出作用。当模拟松散耦合的系统（即，具有高优势比率）。为了解决这个问题，本文提出了重铸的蒙特卡罗临界码的功率迭代技术到方差减少技术称为自适应多级分裂。其中心思想是，迭代中子世代可以被视为将中子的子群体推向世代检测器（而不是像方差缩减技术通常那样的空间检测器）。虽然这两种方法都允许控制中子数，但前者盲目地去除或分裂中子。相比之下，后者优化空间，世代，和中子的光谱属性时，他们被删除或分裂通过伴随通量估计，从而缓和世代和空间的相关性。这是说明在本文章中的一个简单的情况下，裸板反应堆在一个速度理论上的自适应多级分裂的应用和比较的变化的蒙特卡罗功率迭代法用于中子输运。除了研究这些方法的效率外，这项工作还旨在突出自适应多级分裂在临界计算中的主要机制。
2023-01-10 cond-mat.stat-mech nucl-th physics.comp-ph
TOUCANS: a versatile Monte Carlo neutron transport code based on Geant4
本文介绍了基于Geant4开发的新型蒙特卡罗中子输运代码TOUCANS，它通过简单输入文件快速建模复杂系统，结合自适应多级分裂等先进技术提供屏蔽与临界计算能力，并与多个工具深度耦合，在中子物理精度上达到工业级水平。
2023-02-06 nucl-ex nucl-th physics.acc-ph
Reverse Monte Carlo investigations concerning recent isotopic substitution neutron diffraction data on liquid water
虽然液态水已经通过（X射线和中子）衍射测量研究了几十年，但新的实验结果几乎每年都会出现。其原因是，无论是X射线，也不是中子衍射数据是微不足道的，以纠正和解释这种基本物质。由于X射线对氢有些不敏感，中子衍射（最常见的是H/D）同位素取代对于研究水的最重要特征至关重要：氢键。在这里，两个非常新的中子衍射数据集被认为是，都利用轻和重氢，$^1$ H和$^2$ H之间的对比，以不同的方式。反向蒙特卡罗结构建模用于构建大型结构模型，这些模型在实空间和倒易空间中尽可能与所有实验信息一致。该方法也被证明是有用的，揭示可能出现的小的不一致性，在初级数据处理过程中：对于一个中子数据集，它是分子的几何形状，可能不会保持在合理的范围内，而对于另一组，它是一个（复合）的径向分布函数，不能在相同的（高）水平建模为其他三个功能。然而，氢键周围的局部结构的细节似乎非常相同的两个数据集：最可能的氢键角是直的，和最近的氧邻居的中心氧原子占据近似四面体的位置。
2015-08-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
