Estimation method of systematic uncertainties in Monte Carlo particle transport simulation based on analysis of variance
Estimation method of systematic uncertainties in Monte Carlo particle transport simulation based on analysis of variance
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基于方差分析的蒙特卡罗粒子输运模拟系统不确定性估计方法
DOI：
10.1080/00223131.2019.1585989
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发表时间：
2019
影响因子：
1.2
通讯作者：
Sato Tatsuhiko
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hashimoto Shintaro;Sato Tatsuhiko
在目前的工作中，作者提出了一个标准的分析方法来估计系统的不确定性的Monte Carlo粒子输运模拟方差分析（ANOVA）的基础上。作为样本问题，使用粒子和重离子输运程序系统结合方差分析进行了两组中子屏蔽计算，以评估有效剂量。在模拟中，我们选择了总截面和材料中的水密度作为不明确的物理量，引入系统的不确定性。通过改变模拟条件和每个条件下的试验次数来评估系统和统计不确定性，其中每个条件与一组不明确的数量相关。然后，我们分析了系统不确定性的收敛性对条件数和试验数的依赖性。分析结果表明，在条件变化对计算结果有单调影响的情况下，仅用3个条件进行模拟就足够了，而在其他情况下则需要100个以上的条件。此外，我们提出了一个有用的标准，以确定适当的试验次数收敛系统的不确定性。
In the present work, the authors propose a standard analytical method to estimate systematic uncertainties in the Monte Carlo particle transport simulation based on analysis of variance (ANOVA). As sample problems, two sets of neutron-shielding calculations for evaluating effective dose were performed using the Particle and Heavy Ion Transport code System coupled with ANOVA. In the simulation, we selected the total cross section and the water density in material as unclear physical quantities to induce systematic uncertainties. Systematic and statistical uncertainties were evaluated by changing the number of simulation conditions and trials per condition, where each condition is associated with one set of unclear quantities. Then, we analyzed the dependence of convergence of the systematic uncertainties on the number of conditions and trials. The analysis results show that simulations with only three conditions are adequate in the case where variations in the conditions have a monotonic effect on the calculation results, while more than 100 conditions are required in the other cases. In addition, we propose a useful criterion to determine the appropriate number of trials for converging systematic uncertainties.
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