Serpent — это три‑мерный непрерывно‑энергетический Монте‑Карло код для решения задач нейтронного и гамма‑переноса и расчёта выгорания топлива, разработанный для задач ядерной реакторной физики и радиационного моделирования. Программный продукт сочетает в себе детальные физические модели взаимодействия частиц, гибкую геометрию и средства для генерации групповых констант, что делает его пригодным как для исследований, так и для прикладного проектирования и верификации конструкций ядерных установок.
Код поддерживает моделирование сложных трёхмерных конфигураций с непрерывным представлением энергии и использует стохастические методы для оценки потоков частиц, поглощений, реакций деления и сопутствующих величин. Serpent применяется для многопрофильных мультифизических расчётов, включая сопряжённые расчёты нейтронного транспорта и выгорания топлива, а также для задач радиационного экранирования и оценок дозовой нагрузки. Исторически развитие Serpent шло в направлении повышения точности и удобства подготовки входных данных, а также интеграции с инструментами пред- и пост‑обработки данных.
- Непрерывно‑энергетический Монте‑Карло: моделирование взаимодействий частиц с использованием непрерывного представления энергетического спектра для точной оценки реакционных величин.
- Трёхмерная геометрия: поддержка сложных 3D геометрических описаний и материалов, позволяющая воспроизводить реальные конфигурации реакторов и экспериментальных установок.
- Выработка групповых констант: генерация многогрупповых ядерных данных для последующего использования в диффузионных или переносных кодах нейтронной физики.
- Моделирование выгорания топлива: расчёт эволюции изотопного состава топлива во времени с учётом нейтронных потерь и продуктового накопления.
- Мультифизическая интеграция: возможность взаимодействия с термогидравлическими и структурными моделями для многопрофильных задач проектирования и безопасности.
- Оценка спектров и флукс‑карт: построение распределений нейтронного и гамма‑потоков, уровней мощности и реакционных плотностей по объёму модели.
- Верификация и валидация: инструментарий для сравнений с экспериментальными данными и анализа статистической неопределённости результатов Монте‑Карло расчётов.
- Применение в экранировании: расчёты дозовых полей и оценка эффективности экранов и защитных конструкций от нейтронного и гамма‑излучения.
- Гибкость входных данных: поддержка различных форматов описания материалов, источников и вычислительных запросов для пост‑обработки.