تعریف یک چشمه و محدودسازی در MCNP

در شبیه‌سازی‌های مونت‌کارلو با MCNP، تعریف صحیح چشمه (Source) و محدود کردن آن به یک ناحیه هندسی خاص نقش بسیار مهمی در دقت و واقع‌گرایی نتایج دارد. در بسیاری از مسائل، چشمه نباید در کل فضا فعال باشد، بلکه فقط درون یک سلول با شکل دلخواه (نامنظم یا پیچیده) قرار گیرد. این کار با ترکیب کارت‌های چشمه و هندسه امکان‌پذیر است.


تعریف چشمه (Source) در MCNP

چشمه در MCNP معمولاً با کارت SDEF تعریف می‌شود. این کارت مشخصات اصلی ذرات منبع را تعیین می‌کند، از جمله:

  • نوع ذره (PHOTON, NEUTRON, …)
  • موقعیت مکانی
  • جهت حرکت
  • انرژی یا طیف انرژی
  • زمان یا وزن آماری

به‌صورت مفهومی، کارت SDEF نقطه شروع تولید ذرات در شبیه‌سازی است.


اهمیت محدودسازی چشمه در MCNP

محدودسازی چشمه به یک سلول خاص باعث می‌شود:

  • توزیع ذرات با شرایط فیزیکی واقعی منطبق شود
  • از تولید ذره در نواحی غیرواقعی جلوگیری شود
  • دقت نتایج تالی‌ها (Tally) افزایش یابد
  • بهره‌وری محاسباتی بهبود پیدا کند

در مدل‌های پیچیده، عدم محدودسازی چشمه می‌تواند منجر به خطای فیزیکی جدی شود.


روش‌های محدود کردن چشمه به یک سلول

در MCNP چند روش رایج برای محدودسازی چشمه وجود دارد که انتخاب آن‌ها به پیچیدگی هندسه بستگی دارد.

1. استفاده مستقیم از شماره سلول (CEL)

ساده‌ترین روش، تعریف چشمه فقط در یک سلول خاص است. در این حالت، MCNP مکان تولید ذرات را فقط داخل آن سلول می‌پذیرد.

این روش برای سلول‌هایی با شکل دلخواه نیز قابل استفاده است، زیرا MCNP از تعریف هندسی سلول برای بررسی معتبر بودن مکان چشمه استفاده می‌کند.


2. محدودسازی با ترکیب سطوح (SUR)

در هندسه‌های پیچیده:

  • سلول با ترکیب سطوح تعریف می‌شود
  • همان سطوح می‌توانند برای محدودسازی چشمه استفاده شوند

در این روش، فضای مجاز چشمه دقیقاً منطبق با تعریف منطقی سلول می‌شود، حتی اگر شکل آن نامنظم باشد.


3. استفاده از توزیع‌های مکانی (Spatial Distributions)

برای چشمه‌های گسترده:

  • از توزیع‌های آماری مکانی استفاده می‌شود
  • تولید ذرات به‌صورت یکنواخت یا غیر‌یکنواخت در حجم سلول انجام می‌گیرد

در این حالت، MCNP فقط نقاطی را می‌پذیرد که داخل سلول تعریف‌شده باشند و نقاط خارج از سلول رد می‌شوند.


محدودسازی چشمه در سلول با شکل دلخواه

مزیت اصلی MCNP این است که:

  • شکل سلول می‌تواند کاملاً دلخواه باشد
  • شامل صفحات، استوانه‌ها، کره‌ها یا ترکیب منطقی آن‌ها

MCNP هنگام نمونه‌برداری مکانی:

  • بررسی می‌کند که نقطه انتخاب‌شده داخل سلول باشد
  • در صورت خروج از سلول، نمونه را رد و جایگزین می‌کند

در نتیجه، حتی برای هندسه‌های بسیار پیچیده نیز امکان محدودسازی دقیق چشمه وجود دارد.


نکات مهم در محدودسازی چشمه

برای جلوگیری از خطاهای مدلسازی:

  • از بسته بودن کامل سلول اطمینان حاصل کنید
  • هم‌پوشانی یا نشت هندسی وجود نداشته باشد
  • از دستور PRINT برای بررسی محل چشمه استفاده کنید
  • تالی‌های تستی برای اطمینان از توزیع درست چشمه تعریف کنید

این موارد باعث افزایش اعتبار نتایج نهایی خواهند شد.


کاربردهای رایج محدودسازی چشمه

محدودسازی چشمه در MCNP در موارد زیر بسیار متداول است:

  • چشمه‌های حجمی در سوخت هسته‌ای
  • منابع پرتوزا با شکل پیچیده
  • مدل‌سازی آشکارسازها
  • پخش آلاینده یا میدان تابشی در ناحیه محدود


جمع‌بندی

در MCNP می‌توان:

  • چشمه را با کارت SDEF تعریف کرد
  • آن را به یک سلول خاص محدود نمود
  • حتی اگر سلول شکل دلخواه و پیچیده داشته باشد

کلیدواژه ها : چشمه-MCNP Source-SDEF Card-محدودسازی چشمه-Source Limitation-سلول دلخواه-Arbitrary Cell-هندسه MCNP-MCNP Geometry-CELL Card-SURFACE Card-چشمه حجمی-Volumetric Source-Monte Carlo Simulation-شبیه سازی مونت کارلو-Source Definition-