本平台可对反应堆内中子、光子、带电粒子等引起的不同核反应过程分别进行仿真模拟和数据分析。使学生深化对微观核反应机理的认知，并掌握误差分析等基本实验技能。在此基础上，学生利用第一性原理方法及软件，对核反应堆内材料在辐照条件下性能变化进行虚拟仿真。从而学生掌握反应堆内辐照损伤机理等相关知识，提高学生的科学素养。通过本平台实验，要求核专业学生熟练掌握核反应过程、核反应截面的定义，熟练掌握软件模拟不同粒子反应的分析方法及材料辐照损伤分析方法；对其他专业学生，要求其掌握核反应过程的定义，会用软件模拟简单的核反应过程，简单分析材料辐照损伤程度；对于科普对象，使其了解微观粒子之间相互作用的概念和辐照损伤的概念。

（1）核反应过程虚拟仿真实验系统

①核反应过程虚拟仿真实验系统——PENELOPE

PENELOPE程序所采用的散射模型可以模拟电子、正电子和光子从100eV到1GeV能量范围内的输运过程。由于软件采用的是详细模拟与压缩模拟相结合的Monte Carlo 方法，因此软件的结构非常简单。主要由三个程序包和一个数据库组成。

PENELOPE实验系统具体实验项目：

（i）硅漂移X射线能谱仪(SDD)低能端探测效率刻度的实验研究

（ii）低能正电子与靶样品碰撞过程中束流稳定性的在线监测技术研究。

（iii）靶样品结构对正负电子致原子内壳层电离截面测量结果影响的研究

学生实验效果：

该蒙卡模拟与教学平台需要学生在学习过原子核基础、辐射测量与方法、核电子学基础等相关专业课程的基础上，加强专业知识的交融、理解、实际操作和运用。在结合已有的实验条件和实验数据基础上，学习并掌握蒙特卡罗方法，运用PENELOPE软件和基本的FOTRAN语言进行编程。根据实验项目需要，对不同的实验情况分别进行仿真模拟，和数据分析。不仅对误差分析、实验方法研究有更系统的深化学习，还能够对该领域的先进实验技术和方法有所了解，同时还对国家较先进的实验平台有所认识。

②核反应过程虚拟仿真实验系统——Geant4

采用国际通用的开源蒙卡仿真计算程序包Geant4和数据分析软件包ROOT等，配合《辐射剂量学》等理论课程，为本科、研究生开设离子在物质中的射程、剂量及辐照损伤等仿真实验，让学生通过全方位的虚拟仿真实验，更好地理解带电粒子、射线与物质相互作用的物理过程，掌握辐射剂量测量的基本思想、基本原理和基本手段。

实验项目：离子在水体模中的能量沉积

学生实验效果：

开展辐射剂量计算和测量的实验教学往往需借助一些大型的实验设备和系统，这些实验装置和测量设备的研制成本高、维护运行耗资（包括能源和试验原材料）大，而且涉及强电离辐射等，因而在大学尺度的教学实验室很难大规模展开。上述仿真实验具有物理图像准确直观可视化界面清晰、操作灵活等特点，几乎可以代替真实实验，十分有利用学生视野的开拓、知识结构的提升、综合设计和创新能力的培养。

（2）材料辐照性能虚拟仿真实验系统

本仿真实验系统通过人机交互实验以及基本的实验结果与分析以便学生能够掌握对于反应堆材料在辐照损伤中的各种微观过程与机制：例如，氦泡形成过程、氦脆脆断机理、及辐照损伤过程中级联碰撞产生缺陷的微观过程与机理。本仿真平台包含3个仿真实验：

①氦-空位原子团簇在α-Fe金属的表面形成与偏聚及氦脆机理分析

②氦致α-Fe晶体肿胀机理仿真分析

③金属铁的辐照损伤效应仿真模拟分析

部分实验效果图：