MULTIPURPOSE HADRON TRANSPORT CODE

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АДРОННЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ КОД

Введение и История

Транспортный код SHIELD предназначен для Монте Карло моделирования взаимодействия адронов и ядер со сложными макроскопическими мишенями. Код SHIELD используется для решения того же класса задач, что и программы Geant4, Fluka, MCNPX, PHITS и MARS.

Исходная, адронная версия кода SHIELD была разработана в ОИЯИ (Дубна) в 1967-72 годах [1-3] и позволяла моделировать взаимодействие с веществом нуклонов и пионов с энергией до 30 ГэВ. Название "SHIELD" - это рабочее название исходной версии, которое прикрепилось к программе за время ее существования.

Последующее развитие кода было продолжено в ИЯИ РАН (Москва). В 1989-90 гг адронная версия кода SHIELD был полностью переработана с учетом накопленного опыта, расширившегося круга задач и произошедшего развития моделей ядерных реакций. Стало возможным моделирование переноса нуклонов, антинуклонов, пионов и каонов с энергией до 1 ТэВ [4,5].

В 1997 году в коде SHIELD был реализован перенос атомных ядер произвольного заряда и массы [6-9], что позволило в дальнейшем использовать код, в частности, в задачах, связанных с развитием ускорителей тяжелых ионов и при моделировании радиационных условий в космосе [10-12].

Начиная с 2001 года развивается "медицинская" версия SHIELD-HIT (Heavy Ion Therapy), предназначенная для прецизионного моделирования взаимодействия терапевтических пучков с тканеэквивалентными средами [13-15].

Код SHIELD включает в себя известные российские модели ядерных реакций, разработанные в ОИЯИ и ИЯИ РАН, что позволяет описывать в эксклюзивном подходе все стадии ядерной реакции.

Адронная версия кода SHIELD включена в библиотеку программ информационного центра RSICC ORNL под номером ССС-667. Развитие кода SHIELD продолжается. Код применяется в разных областях фундаментальной и прикладной ядерной физики.

1. Н.М.Соболевский. Программа расчета нуклон-мезонного каскада в веществе методом Монте-Карло. ОИЯИ, Б1-2-5458, Дубна, 1970.
   
2. В.С.Барашенков, Н.М.Соболевский, В.Д.Тонеев. Взаимодействие высокоэнергетического излучения с веществом. Атомная Энергия 32 (1972) 123.
   
3. В.С.Барашенков, Н.М.Соболевский, В.Д.Тонеев. Прохождение пучков высоко-энергетических частиц через толстые слои вещества. Атомная Энергия 32 (1972) 217.
   
4. N.M.Sobolevsky. SHIELD/CG - the Code for Simulation of Hadron Interactions with Complex Media. Nuclear Transmutation of Nuclear Power Long-Lived Radioactive Waste. Workshop Abstracts, Obninsk, July 1-5, 1991, p. 48.
   
5. A.V.Dementyev, N.M.Sobolevsky. SHIELD - a Monte Carlo Hadron Transport Code. Proc. of a Specialists' Meeting "Intermediate Energy Nuclear Data: Models and Codes", Issy-les-Moulineaux (France), 30 May-1June 1994. Paris, OECD, 1994, p. 237. Preprint INR RAS 0874/94, Moscow, 1994.
   
6. A.V.Dementyev, N.M.Sobolevsky. SHIELD - Universal Monte Carlo Hadron Transport Code: Scope and Applications. Space Radiation Environment Modeling: New Phenomena and Approaches, October 7-9, 1997. Workshop Abstracts, MSU, Moscow, 1997, p. 4.4.
   
7. N.M.Sobolevsky, A.P.Zhukov. Some Non-Typical Tasks of Hadron Transport with the SHIELD Transport Code. Proc. of Fourth Workshop on Simulating Accelerator Radiation Environments (SARE 4), Knoxville (TN), USA, September 14-16, 1998. ORNL, 1999, Ed. by T.A.Gabriel, p. 283.
   
8. A.V.Dementyev, N.M.Sobolevsky. SHIELD - Universal Monte Carlo Hadron Transport Code: Scope and Applications. Radiation Measurements, 30 (1999) 553.
   
9. N.M.Sobolevsky. The SHIELD Transport Code: a Tool for Computer Study of Interaction of Particles and Nuclei with Complex Media. Proc. of the 3-rd Yugoslav Nuclear Society International Conference YUNSC 2000, Belgrade, October 2-5, 2000. The VINCA Institute, Belgrade, 2001, p. 539-564.
   
10. E.Mustafin, G.Moritz, G.Walter, L.Latycheva, N.Sobolevskiy. Radiation Damage to the Elements of the Nuclotron-Type Dipole of SIS100. Proceedings of EPAC 2004, Lucerne, Switzerland, 5-9 July 2004, pp. 1408-1410.
    
11. A.A.Golubev, A.V.Kantsyrev, V.E.Luckjashin, A.Fertman, A.V.Kunin, V.V.Vatulin, A.S.Gnutov, Y.V.Panova, H.Iwase, E.Mustafin, D.Schardt, K.Weyrich, N.M.Sobolevskiy, L.N.Latysheva. Measurement of the Energy Deposition Profile for ²³⁸U Ions with Specific Energy 500 and 950 MeV/u in Stainless Steel and Copper Targets. Nucl.Instr.Meth. B263(2007)339-344.
    
12. A.N.Denisov, N.V.Kuznetsov, R.A.Nymmik, M.I.Panasyuk, N.M.Sobolevsky. Assessment of the Radiation Environment on the Moon. Acta Astronautica 68 (2011)1440-1447.
    
13. I.Gudowska, N.Sobolevsky, P.Andreo, Dz.Belkic, A.Brahme. Ion Beam Transport in Tissue-Like Media Using the Monte Carlo Code SHIELD-HIT. Phys.Med.Biol. 49 (2004) 1933-1958.
    
14. K.Henkner, N.Sobolevsky, H.Paganetti, O.Jaekel. Test of the nuclear interaction model in SHIELD-HIT and a comparison to energy distributions from GEANT4. Phys. Med. Biol. 54 (2009) N509-N517.
    
15. D.C.Hansen, A.Luehr, N.Sobolevsky, N.Bassler. Optimizing SHIELD-HIT for carbon ion treatment. Phys.Med.Biol. 57(2012)2393-2409.