تعریف دو چشمه حجمی استوانه ای با ابعاد و انرژی متفاوت به طور همزمان در MCNP
در نرمافزار MCNP میتوان بیش از یک چشمه را بهصورت همزمان در یک شبیهسازی تعریف کرد. این قابلیت بهویژه زمانی اهمیت دارد که بخواهیم دو چشمه حجمی استوانهای با ابعاد هندسی متفاوت و انرژیهای مختلف را بهطور همزمان مدلسازی کنیم، بدون آنکه نیاز به اجرای جداگانه شبیهسازی باشد.
چشمه حجمی استوانه ای در MCNP چیست؟
چشمه حجمی (Volume Source) چشمهای است که ذرات بهجای یک نقطه یا سطح، از کل حجم یک سلول تولید میشوند.
در حالت استوانهای، این حجم با:
- یک سطح استوانهای
- دو سطح صفحهای (بالا و پایین)
تعریف شده و بهعنوان یک سلول مستقل در فایل ورودی MCNP معرفی میگردد.
ایده اصلی تعریف همزمان دو چشمه
منطق MCNP برای تعریف چند چشمه بهشکل زیر است:
- تنها یک کارت SDEF مجاز است
- چند چشمه از طریق توزیعهای آماری (SI/SP) پیادهسازی میشوند
بنابراین، برای دو چشمه حجمی استوانهای باید:
- دو سلول استوانهای جداگانه با ابعاد متفاوت تعریف شوند
- انتخاب سلول چشمه با توزیع CEL=d انجام شود
- انرژی هر چشمه بهصورت مستقل تعریف گردد
تعریف ابعاد متفاوت دو چشمه استوانه ای
ابعاد چشمهها مستقیماً از هندسه سلولها تعیین میشوند:
- چشمه اول → سلول استوانهای با شعاع و ارتفاع مشخص
- چشمه دوم → سلول استوانهای با شعاع و ارتفاع متفاوت
کارت SDEF فقط تعیین میکند که ذره در کدام سلول تولید شود و کنترلی روی شکل هندسی ندارد.
محدودسازی هر چشمه به سلول خاص
برای جلوگیری از تداخل دو چشمه:
- هر چشمه در یک شماره سلول مجزا تعریف میشود
- در کارت SDEF از پارامتر CEL=d استفاده میگردد
MCNP در هر تاریخچه، یکی از این سلولها را بهصورت تصادفی و بر اساس وزندهی انتخاب میکند.
تعریف انرژی متفاوت برای هر چشمه
برای اعمال انرژیهای متفاوت:
- پارامتر ERG=d در کارت SDEF بهکار میرود
- انرژیها با کارتهای SI و SP مشخص میشوند
به این ترتیب:
- ذرهای که از سلول اول تولید میشود، انرژی مخصوص به همان چشمه را دارد
- ذره تولیدی از سلول دوم دارای انرژی متفاوتی خواهد بود
تنظیم سهم نسبی دو چشمه
در صورت نیاز میتوان شدت نسبی چشمهها را کنترل کرد:
- وزندهی انتخاب سلولها با SP
- کنترل سهم هر انرژی در توزیع انرژی
این کار امکان شبیهسازی منابع واقعی با شدتهای متفاوت را فراهم میکند.
کاربردهای عملی
تعریف همزمان دو چشمه حجمی استوانهای در MCNP کاربردهای گستردهای دارد، از جمله:
- شبیهسازی منابع پرتوی چندگانه
- مدلسازی نواحی مختلف سوخت یا منبع
- بررسی اثر انرژیهای مختلف بر آشکارساز
- تحلیل سیستمهای پیچیده با چند ناحیه فعال
نکات مهم و خطاهای رایج
در پیادهسازی این روش حتماً توجه شود:
- هر چشمه در یک سلول مجزا تعریف گردد
- توزیع سلول و انرژی با هم سازگار باشند
- تعداد تاریخچهها برای کاهش خطای آماری افزایش یابد
نادیده گرفتن این موارد میتواند باعث نتایج غیرواقعی شود.
جمع بندی
- تعریف دو چشمه حجمی استوانهای بهصورت همزمان در MCNP امکانپذیر است
- تفاوت ابعاد از هندسه سلولها ناشی میشود
- تفاوت انرژی با توزیع انرژی کنترل میگردد
- همه چشمهها در قالب یک کارت SDEF مدیریت میشوند
این روش یکی از قدرتمندترین راهکارها برای شبیهسازی منابع پیچیده در کد MCNP است.
کلیدواژه ها : چشمه حجمی-Volume Source-چشمه استوانه ای-Cylindrical Source-MCNP-SDEF Card-CEL Card-تعریف انرژی-Energy Definition-SI Card-SP Card-هندسه استوانه ای-Cylindrical Geometry-شبیه سازی مونت کارلو-Monte Carlo Simulation-مهندسی هسته ای-Nuclear Engineering-
