粒子输运的蒙特卡罗方法(第2版）_[美]阿里-礼萨·哈格海亚特(AlirezaHaghighat)著；刘仕倡,梁金刚译_9787302692706

本书充分介绍了蒙卡方法最新的发展和应用，通过作者研究活动中的真实世界例子，详细推导了现有的先进公式和算法，充分更新了特征值蒙特卡罗计算和自动方差减少技术的最新发展，并包含关于裂变矩阵和替代混合技术的全新章节。
同时，与第1版相比，本书探讨了蒙特卡罗方法在现实世界中的应用，解释了其概念和局限性，同时以举例说明、数学推导、计算机算法和课程作业问题为特色，是核工程师和科学家研究蒙特卡罗方法应用的理想教科书和实践指南，此外还合适物理和工程专业的学生及致力于蒙特卡罗方法进步的学生阅读使用。
本书适用对象：核工程专业、物理专业的本科生和研究生，学习蒙特卡罗方法的学生，也可以为核工程师和科学家研究蒙特卡罗方法应用的理想教科书和实践指南。

在当今科技飞速发展的时代，能源领域正经历着前所未有的变革。核能作为一种高效、清洁的能源形式，因其巨大的能量输出与低碳排放特性，在全球能源结构中占据着越来越重要的地位。而粒子输运理论作为核能科学与技术的核心组成部分，对于核反应堆的设计、运行及核燃料循环的研究等都起着至关重要的作用。《粒子输运的蒙特卡罗方法（第2版）》这本教材的出版，恰逢其时地为相关领域的学者、工程师及研究人员提供了一本极具价值的参考书。

蒙特卡罗方法因其独特的随机抽样原理与强大的计算能力，在处理复杂的粒子输运问题上展现出了巨大的优势。从核物理的基础研究到实际的核工程应用，蒙特卡罗方法都能够提供精准的模拟结果，帮助我们深入理解粒子与物质相互作用的复杂过程。本书的作者阿里礼萨·哈格海亚特教授是这一领域的杰出专家，他在书中系统地介绍了蒙特卡罗方法的基本原理、算法实现及其在粒子输运问题中的广泛应用，不仅涵盖了从随机数生成、概率分布抽样到复杂物理问题模拟的各个环节，还深刻阐述了如何通过先进的减方差技术与并行计算手段来提高计算效率，充分体现了他在这一领域的理论深度与实践积累。

本教材对于培养新一代核能科技人才具有重要意义。在当今核能技术快速发展的背景下，我们亟须培养兼具扎实理论基础与先进计算工具应用能力的复合型专业人才，以应对核能领域面临的各种挑战。本教材以其详尽的理论框架与明晰的知识脉络，将有助于读者快速掌握蒙特卡罗方法的核心技术，激发他们对核能科学深入探索的热情，为核能事业的可持续发展注入新的活力。本教材还提供了大量的习题与实例，这些习题与实例涵盖了书中所介绍的各种理论与技术方法，能够帮助读者更好地理解和掌握所学内容。通过完成本教材设计的习题与实例，读者可以深化对蒙特卡罗方法的理解，掌握该方法在粒子输运中的应用，提高自己的计算与分析能力。

核能的发展离不开国际间的合作与交流。随着全球对清洁能源需求的增长，越来越多的国家和地区开始重视核能技术的研究与应用。本教材的出版也为国际核能科技界的学术交流搭建了一个重要平台。它不仅能够帮助国内的学者和工程师更好地了解国际前沿的研究动态和技术进展，还能够促进国内外学术界在核能领域的深度合作，共同推动核能技术的创新与发展。

总的来说，《粒子输运的蒙特卡罗方法（第2版）》是一部内容丰富、理论与实践相结合的优秀教材与参考书。它不仅为核工程专业的学生提供了系统的学习材料，也为从事粒子输运模拟研究的学者与工程师提供了宝贵的参考。

华北电力大学刘仕倡副教授、清华大学梁金刚副教授组织了本教材的翻译工作，相信本教材的出版将对推动我国核科学与工程学科发展、培养高素质的核专业人才，以及促进核能的安全、高效利用产生积极而深远的影响。

中国工程院院士
2025年5月

第1章引言
1.1蒙特卡罗模拟的历史
1.2蒙特卡罗程序的现状
1.3本书的出版动机
1.4作者对教师的留言
第2章随机变量和抽样
2.1本章引言
2.2随机变量
2.2.1离散随机变量
2.2.2连续随机变量
2.2.3关于pdf和cdf特点的说明
2.3随机数
2.4蒙特卡罗基本公式(FFMC)的推导
2.5一维密度函数抽样
2.5.1解析反演法
2.5.2数值反演法
2.5.3概率混合法
2.5.4舍选抽样法
2.5.5数值评估法
2.5.6表格查找法
2.6多维密度函数的抽样
2.7对一些常用分布进行抽样的示例过程
2.7.1正态分布
2.7.2Watt谱
2.7.3余弦函数和正弦函数抽样
2.8本章小结
习题
第3章随机数生成器
3.1本章引言
3.2随机数生成方法
3.3伪随机数生成器
3.3.1同余生成器
3.3.2多重递归生成器
3.4随机性检验
3.4.1 2-检验
3.4.2频率检验
3.4.3序列检验
3.4.4间隙检验
3.4.5扑克检验
3.4.6矩检验
3.4.7序列相关检验
3.4.8绘图序列检验
3.5检验伪随机数生成器的示例
3.5.1基于周期和平均值的伪随机数生成器评估
3.5.2绘图序列检验
3.6本章小结
习题
第4章概率与统计基础
4.1本章引言
4.2期望值
4.2.1单变量
4.2.2对期望算子有用的公式
4.2.3多变量
4.3统计中的样本期望值
4.3.1样本均值
4.3.2样本方差
4.4样本平均值的精度和准确度
4.5常用的密度函数
4.5.1均匀密度函数
4.5.2二项式密度函数
4.5.3几何密度函数
4.5.4泊松密度函数
4.5.5正态(高斯)密度函数
4.6极限定理及其应用
4.6.1棣莫弗拉普拉斯中心极限定理的推论
4.6.2中心极限定理
4.6.3中心极限定理的证明
4.7相对不确定度的一般公式
4.8有限抽样的置信水平
4.8.1学生t-分布
4.8.2置信水平的确定和t-分布的应用
4.9分布正态性检验
4.9.1偏度系数检验
4.9.2夏皮罗-威尔克(Shapiro-Wilk)正态性检验
习题
第5章积分与减方差技术
5.1本章引言
5.2积分的求值
5.3确定积分的减方差技术
5.3.1重要性抽样法
5.3.2控制变量法
5.3.3分层抽样法
5.3.4联合抽样法
5.4本章小结
习题
第6章固定源蒙特卡罗粒子输运
6.1本章引言
6.2线性玻耳兹曼方程的介绍
6.3简化粒子输运的蒙特卡罗方法
6.3.1路径长度的抽样
6.3.2抽样相互作用类型
6.3.3散射角的选择
6.4一维蒙特卡罗算法
6.5通过相关抽样扰动
6.6如何检验蒙特卡罗方法的统计可靠性
6.7本章小结
习题
第7章固定源粒子输运中的减方差技术
7.1本章引言
7.2固定源粒子输运的减方差概述
7.3PDF偏倚与俄罗斯轮盘赌
7.3.1隐式俘获(或幸存偏倚)与俄罗斯轮盘赌
7.3.2路径长度偏倚
7.3.3指数变换偏倚
7.3.4强迫碰撞偏倚
7.4粒子分裂与俄罗斯轮盘赌
7.4.1几何分裂
7.4.2能量分裂
7.4.3角度分裂
7.5权窗技术
7.6积分偏倚
7.6.1重要性(伴随)函数方法
7.6.2基于重要性抽样的源偏倚
7.7混合方法
7.7.1一致共轭驱动重要性抽样
7.7.2FW-CADIS技术
7.8本章小结
习题
第8章计数
8.1本章引言
8.2粒子输运中的主要物理量
8.3稳态系统中的计数
8.3.1碰撞计数法
8.3.2路径长度计数法
8.3.3穿面计数法
8.3.4解析计数法
8.4时间相关计数
8.5使用减方差时的计数公式
8.6计数的相对不确定度
8.7随机变量的不确定度
8.8本章小结
习题
第9章几何和粒子追踪
9.1本章引言
9.2组合几何方法
9.2.1曲面定义
9.2.2栅元定义
9.2.3案例：不规则栅元
9.3边界条件描述
9.4粒子追踪
9.5本章小结
习题
第10章粒子输运特征值(临界)问题蒙卡模拟
10.1本章引言
10.2特征值问题的幂迭代理论
10.3蒙特卡罗特征值计算
10.3.1裂变中子抽样涉及的随机变量
10.3.2蒙特卡罗特征值模拟流程
10.3.3组合估计方法
10.4与蒙特卡罗特征值模拟标准流程相关的问题
10.5源收敛的判断
10.5.1香农熵法
10.5.2质心技术
10.6标准蒙特卡罗特征值计算性能、分析、缺点
10.6.1选择适当特征值参数的流程
10.6.2标准蒙特卡罗特征值计算缺点的论证
10.7本章小结
习题
第11章特征值蒙卡模拟的裂变矩阵方法
11.1本章引言
11.2裂变矩阵方法公式推导
11.2.1裂变矩阵方法1
11.2.2裂变矩阵方法2
11.2.3裂变矩阵方法的缺点讨论
11.3裂变矩阵方法1的应用
11.3.1乏燃料设施建模
11.3.2反应堆堆芯
11.3.3裂变矩阵系数生成或修正技术
11.3.4OCED/NEA基准的模拟结果
11.4裂变矩阵法相关研究
11.5本章小结
习题
第12章蒙卡粒子输运的向量与并行化
12.1本章引言
12.2向量处理
12.2.1标量计算机
12.2.2向量计算机
12.2.3向量性能
12.3并行处理
12.3.1并行性能
12.3.2影响并行性能的因素
12.4蒙卡粒子输运的向量化
12.5蒙卡粒子输运的并行化
12.6基于MPI的并行算法开发
12.7本章小结
习题
附录A二进制计算机上的整数运算
附录B三维区域散射方向公式的推导
附录C立体角公式
附录D蒙特卡罗模拟与能量相关的中子核反应
附录E香农熵
参考文献
致谢
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