Application of Boltzmann Transport Equation solutions to nuclear reactor physics and radiotherapy applications

玻尔兹曼输运方程解在核反应堆物理和放射治疗应用中的应用

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2021-03899
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The aim of this NSERC/DG proposal is to open the lattice code Dragon5 to the characterization of photon and electron transport at the atomic level. Anticipated outcomes of these developments will benefit to two important research fields in Canada: 1. Improvement of the capability of Dragon5 to accurately represent the gamma heating phenomena in nuclear reactors. This capability greatly improves the position of Dragon5 as the future International Standard Toolset (IST) lattice code for CANDU applications in the 2030-2060 time frame. Full-scale nuclear reactors such as CANDUs represent the most serious option to reduce both greenhouse effect and our dependency on fossil fuels on the long term. Nuclear energy is characterized by extremely low lifetime greenhouse gas emission and very high capacity factor. 2. Combining a photon-electron coupled Boltzmann transport equation (BTE) based model with dedicated hardware leads to more accurate dose calculations and improved radiation treatment planning (RTP) in radio-oncology. RTP technologies currently in use all suffer from one problem, be it slowness or inaccuracy, that makes their use suboptimal in the clinic. We plan to develop a new RTP algorithm that combines speed and accuracy. Making such an algorithm available will revolutionize the field of radiotherapy by making it possible to calculate the dose in real time while the patient is lying on the treatment table. These outcomes require advances on four specific sub-projects: D.1 Producing consistent atomic and nuclear data for coupled mechanical statistics Cross section processing capabilities will be extended so as to process the atomic data related to secondary electrons and photons into multigroup data. Other quantities of interest will be generated: the momentum transfer cross section and the stopping power. At the Dragon5 level, the absorbed dose and energy deposition will be computed. D.2 Neutron-electron-photon coupled BTE-BFP based model Dragon5 is presently based on a solution of the BTE for neutrons. Electron transport is described with the Boltzmann-Fokker-Plank (BFP) equation where the particle scattering is assumed to be highly forward peaked and can be approximated with a partial differential operator using Taylor expansion techniques. D.3 Gamma transport in a fuel unit cell or assembly A fraction of the energy produced by fission, radiative capture or radioactive decay is transported by photons, according to a photonic BTE. In some cases, a primary photon causes the releases of an electron and the production of a secondary photon. D.4 Deterministic solution of the coupled BTE-BFP in radiotherapy The second domain of applications is the radiotherapy. Ionizing radiation is used in RTP. The BTE-BFP based model in radiotherapy consists of two coupled equations to describe photon and electron transport. Using a deterministic solution of the coupled based model open the way to perturbation and sensitivity calculations.
这项NSERC/DG方案的目的是开放晶格代码Dragon 5,用于描述原子水平上的光子和电子输运。这些进展的预期结果将有利于加拿大的两个重要研究领域:1.提高Dragon 5准确描述核反应堆中伽马加热现象的能力。这一能力极大地提高了Dragon 5作为未来CANDU应用程序的国际标准工具集(IST)网格代码在2030-2060年时间框架中的地位。从长远来看,像坎杜斯这样的全规模核反应堆是减少温室效应和我们对化石燃料依赖的最严肃的选择。核能具有寿命周期温室气体排放量极低、容量系数极高等特点。2.将基于光子-电子耦合玻尔兹曼输运方程(BTE)的模型与专用硬件相结合,可在放射肿瘤学中实现更精确的剂量计算和改进放射治疗计划(RTP)。目前使用的RTP技术都存在一个问题,无论是速度慢还是不准确,这使得它们在临床上的使用不是最理想的。我们计划开发一种结合了速度和精度的新的RTP算法。提供这样一种算法将使患者躺在治疗台上时实时计算剂量成为可能,从而使放射治疗领域发生革命性的变化。要取得这些成果,需要在四个具体的分项目上取得进展:d.1为耦合的机械统计编制一致的原子和核数据将扩大横截面处理能力,以便将与次级电子和光子有关的原子数据处理成多组数据。还会产生其他有趣的量:动量传递截面和停止力。在“龙五”的水平,将计算吸收剂量和能量沉积。D.2基于BTE-BFP的中子-电子-光子耦合模型Dragon 5目前是基于中子BTE的解决方案。电子输运用Boltzmann-Fokker-Plank(BFP)方程来描述,其中粒子散射被假定为高度正向峰值,并且可以用偏微分算符利用泰勒展开技术来近似。D.3燃料单元电池或组件中的伽马传输根据光子BTE的说法,裂变、辐射俘获或放射性衰变产生的能量的一部分由光子传输。在某些情况下,初级光子导致电子的释放和次级光子的产生。D.4BTE-BFP在放射治疗中的确定性解第二个应用领域是放射治疗。RTP中使用了电离辐射。基于BTE-BFP的放射治疗模型由两个描述光子和电子输运的耦合方程组成。使用基于耦合的模型的确定性解,为摄动和灵敏度计算开辟了道路。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Hébert, Alain其他文献

Hébert, Alain的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Hébert, Alain', 18)}}的其他基金

Application of Boltzmann Transport Equation solutions to nuclear reactor physics and radiotherapy applications
玻尔兹曼输运方程解在核反应堆物理和放射治疗应用中的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2021-03899
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Improvement of computer code DRAGON5 for providing support to safety assessment, criticality studies and core simulation of nuclear reactors
改进计算机代码DRAGON5,为核反应堆安全评估、临界性研究和堆芯模拟提供支持
  • 批准号:
    RGPIN-2016-06406
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Improvement of computer code DRAGON5 for providing support to safety assessment, criticality studies and core simulation of nuclear reactors
改进计算机代码DRAGON5,为核反应堆安全评估、临界性研究和堆芯模拟提供支持
  • 批准号:
    RGPIN-2016-06406
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Improvement of computer code DRAGON5 for providing support to safety assessment, criticality studies and core simulation of nuclear reactors
改进计算机代码DRAGON5,为核反应堆安全评估、临界性研究和堆芯模拟提供支持
  • 批准号:
    RGPIN-2016-06406
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Improvement of computer code DRAGON5 for providing support to safety assessment, criticality studies and core simulation of nuclear reactors
改进计算机代码DRAGON5,为核反应堆安全评估、临界性研究和堆芯模拟提供支持
  • 批准号:
    RGPIN-2016-06406
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Improvement of computer code DRAGON5 for providing support to safety assessment, criticality studies and core simulation of nuclear reactors
改进计算机代码DRAGON5,为核反应堆安全评估、临界性研究和堆芯模拟提供支持
  • 批准号:
    RGPIN-2016-06406
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nuclear reactor full-core deterministic computational schemes in transport theory
输运理论中核反应堆全核确定性计算方案
  • 批准号:
    107847-2011
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nuclear reactor full-core deterministic computational schemes in transport theory
输运理论中核反应堆全核确定性计算方案
  • 批准号:
    107847-2011
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nuclear reactor full-core deterministic computational schemes in transport theory
输运理论中核反应堆全核确定性计算方案
  • 批准号:
    107847-2011
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Nuclear reactor full-core deterministic computational schemes in transport theory
输运理论中核反应堆全核确定性计算方案
  • 批准号:
    107847-2011
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

相似国自然基金

反应堆时域-频域中子噪声模拟的格子 Boltzmann方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
角度非截断量子Boltzmann方程的数学理论研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Landau方程和Vlasov-Poisson-Boltzmann方程组解的适定性和收敛率的研究
  • 批准号:
    12301284
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于格子Boltzmann方法和深度学习的多相渗流多尺度模型和机理研究
  • 批准号:
    52376068
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目
孔隙尺度下多相多组分复杂流体相变传热的格子Boltzmann方法及其应用研究
  • 批准号:
    12372286
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Debye-Yukawa势模型下的Boltzmann方程测度值解的研究
  • 批准号:
    12301276
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于格子Boltzmann方法的粉末床熔融过程介观建模与仿真
  • 批准号:
    12302373
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
激波与流体界面相互作用的格子Boltzmann方法建模及数值研究
  • 批准号:
    12302384
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
相对论Boltzmann方程的牛顿极限与流体动力学极限
  • 批准号:
    12361045
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    27 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
考虑自由表面流动特性的固液相变格子 Boltzmann 方法建模及仿真
  • 批准号:
    2022JJ40466
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Probe of Fundamental Physics with Numerical Study of Black Hole Formation using the Boltzmann Neutrino Transport
利用玻尔兹曼中微子输运对黑洞形成进行数值研究的基础物理探索
  • 批准号:
    22KJ2915
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Finite element methods for Boltzmann neutron transport equation on polygonal and polyhedral meshes
多边形和多面体网格上玻尔兹曼中子输运方程的有限元方法
  • 批准号:
    2887026
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Studentship
Physics Informed Neural Networks to solve the Boltzmann Transport Equation (Ref: 4741)
物理信息神经网络求解玻尔兹曼传输方程(参考:4741)
  • 批准号:
    2879436
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Studentship
Application of Boltzmann Transport Equation solutions to nuclear reactor physics and radiotherapy applications
玻尔兹曼输运方程解在核反应堆物理和放射治疗应用中的应用
  • 批准号:
    RGPIN-2021-03899
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Research Initiation Award: A Boltzmann Model for Multi-Scale and Multi-Physics/Chemistry Transport Phenomena in Porous Media
研究启动奖:多孔介质中多尺度和多物理/化学输运现象的玻尔兹曼模型
  • 批准号:
    2200515
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RUI: Development of Fast Methods for Solving the Boltzmann Equation through Reduced Order Models, Machine Learning, and Optimal Transport
RUI:开发通过降阶模型、机器学习和最优传输求解玻尔兹曼方程的快速方法
  • 批准号:
    2111612
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PIV observations and the lattice Boltzmann simulations of turbulent transport in a plant canopy under stably-stratified atmospheric conditions
稳定分层大气条件下植物冠层湍流传输的 PIV 观测和晶格玻尔兹曼模拟
  • 批准号:
    20K04057
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Lattice Boltzmann Methods on Parallel Supercomputers for Computing Mass and Momentum Transport of Foams in Filling Columns
并行超级计算机上计算填充塔中泡沫质量和动量传递的格子玻尔兹曼方法
  • 批准号:
    408059952
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Research Grants
CDS&E: Large-Scale Computation of the Phonon Boltzmann Transport Equation
CDS
  • 批准号:
    1250215
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Development of a dose calculation method and a treatment planning system for radiotherapy based on the Boltzmann transport equation
基于玻尔兹曼输运方程的放射治疗剂量计算方法和治疗计划系统的开发
  • 批准号:
    23791449
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 1.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了