Mise au point d'un estimateur ponctuel du flux et des taux de reactions dans les calculs de transport de particules neutres par la methode de monte carlo

Development of a punctual flux and reaction rate estimator in the calculus of neutral particle transport with the monte carlo method

• Auteur / Autrice : Nicolas Authier
• Direction : Jean-Claude Nimal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

L'une des questions posees par les etudes de radioprotection est l'estimation du niveau de rayonnement en particulier, pour determiner l'accessibilite du personnel dans une zone controlee (centrale electrogene, usine de retraitement, irradiateurs medicaux ou agro-alimentaires), pour etudier la tenue sous rayonnement de materiaux de structure en regime de fonctionnement normal (cuve en acier des reacteurs, electronique embarquee a bord d'un satellite). Les estimateurs du flux et des taux de reactions naturellement utilises dans les codes de simulation par la methode de monte carlo donnent des valeurs moyennes dans des volumes ou sur des surfaces de la geometrie du systeme. Dans certaines configurations de calcul, une connaissance ponctuelle, et non moyennee dans un volume ou sur une surface, de l'energie deposee ou de la dose dans la matiere est une necessite. L'estimation monte carlo du flux en un point est un calcul dont la variance est infinie. Le theoreme de la limite centrale ne s'appliquant pas, l'obtention d'un intervalle de confiance sur la valeur obtenue est problematique. La convergence vers la solution recherchee est en consequence significativement ralentie. Nous proposons dans cette etude une nouvelle solution pour le calcul du flux de photons en un point. La methode s'appuie sur une theorie developpee au depart pour les neutrons et nommee once more collided flux estimator (estimation a un choc decale). Mathematiquement, elle resout le probleme de la variance du flux ponctuel et ne comporte pas de biais, mais nous montrons que les nouveaux schemas d'echantillonnage consacres au traitement difficile de l'anisotropie de la diffusion coherente des photons, sont essentiels afin que l'estimateur conserve un comportement regulier et une vitesse de convergence optimale. Ces developpements integres dans le code tripoli-4 permettent notament le calcul du flux photonique sur une interface entre deux milieux differents.