محدود کردن شکل در MCNP
در کد MCNP، چشمه ذرات میتواند بهگونهای تعریف شود که فقط درون یک سلول با شکل دلخواه (Regular یا Irregular) فعال باشد. این موضوع بهویژه در مدلسازی چشمههای حجمی، سوختهای نامنظم، منابع پرتوزا با هندسه پیچیده و آشکارسازها اهمیت زیادی دارد. MCNP این امکان را از طریق ترکیب منطقی هندسه سلول و کارتهای تعریف چشمه فراهم میکند.
تعریف کلی چشمه در MCNP
تعریف چشمه در MCNP با کارت SDEF انجام میشود. این کارت مشخصات اصلی چشمه را تعیین میکند، از جمله:
- نوع ذره
- مکان تولید
- توزیع مکانی
- توزیع انرژی
- جهت حرکت
بهطور پیشفرض، اگر محدودیتی اعمال نشود، چشمه میتواند در کل فضای تعریفشده نمونهبرداری شود که معمولاً از نظر فیزیکی صحیح نیست.
مفهوم محدود کردن چشمه به یک سلول
محدود کردن چشمه یعنی:
- ذرات فقط در حجم یک سلول مشخص تولید شوند
- شکل هندسی سلول هرچقدر هم پیچیده باشد، بهعنوان مرز واقعی چشمه در نظر گرفته شود
MCNP با بررسی روابط منطقی سطوح سلول تشخیص میدهد که آیا یک نقطه داخل سلول قرار دارد یا خیر.
روش اصلی محدود کردن چشمه به سلول دلخواه
استفاده از شماره سلول در تعریف چشمه
سادهترین و دقیقترین روش، محدود کردن چشمه با شماره سلول (CEL) است. در این حالت:
- محل تولید ذرات ابتدا نمونهبرداری میشود
- MCNP بررسی میکند نقطه انتخابشده داخل سلول هست یا نه
- در صورت خروج از سلول، نمونه رد شده و دوباره انتخاب میشود
این روش کاملاً مستقل از شکل سلول است و برای هر هندسهای قابل استفاده میباشد.
محدودسازی چشمه در سلولهای نامنظم و پیچیده
ویژگی مهم MCNP این است که:
- سلول میتواند با ترکیب صفحات، استوانهها، کرهها و سطوح مرتبه دوم تعریف شده باشد
- چشمه فقط در ناحیهای فعال میشود که منطق هندسی سلول اجازه دهد
در نتیجه:
- نیاز به تعریف مستقیم شکل چشمه نیست
- خود سلول، شکل چشمه را تعیین میکند
این قابلیت باعث میشود تعریف چشمه در هندسههای واقعی بسیار سادهتر شود.
استفاده از توزیعهای مکانی در کنار محدودسازی شکلی
در بسیاری از مسائل:
- چشمه از نظر مکانی یکنواخت نیست
- یا فقط در بخشی از حجم سلول فعال است
در این موارد:
- توزیع مکانی دلخواه تعریف میشود
- اما همچنان شرط حضور در سلول حفظ میگردد
MCNP ابتدا توزیع مکانی را بررسی میکند و سپس شرط هندسی سلول را اعمال میکند.
نکات مهم در محدود کردن شکل چشمه
برای جلوگیری از خطاهای غیرمنتظره:
- سلول باید کاملاً بسته و بدون نشت هندسی باشد
- همپوشانی سلولها بررسی شود
- از تالیهای کنترلی برای اطمینان از توزیع درست چشمه استفاده شود
- حجم خیلی کوچک سلول میتواند باعث کاهش بازده نمونهبرداری شود
رعایت این نکات باعث افزایش پایداری و دقت شبیهسازی میشود.
کاربردهای رایج محدودسازی شکلی در MCNP
این روش معمولاً در موارد زیر استفاده میشود:
- چشمه حجمی در سوخت هستهای با هندسه پیچیده
- مدلسازی منابع پرتوزا با کپسول نامنظم
- شبیهسازی آشکارسازها
- محدود کردن میدان تابش به یک ناحیه خاص
جمعبندی
در MCNP:
- شکل چشمه مستقیماً تعریف نمیشود
- بلکه با محدود کردن آن به یک سلول دلخواه شکل واقعی چشمه مشخص میگردد
- این کار بدون توجه به پیچیدگی هندسه سلول امکانپذیر است
کلیدواژه ها : چشمه-MCNP Source-SDEF Card-محدود کردن شکل-Shape Restriction-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-
