عنوان دوره:
آموزش مقدماتی کد محاسباتی MCNP
چکیده دوره آموزشی:
کد MCNP مخفف عبارت Monte Carlo N Particle یک کد چند منظوره شناخته شده است که برای ترابرد نوترون، فوتون و الکترون و یا کوپل هر سه با اعمال روش مونت کارلو مورد استفاده قرار می گیرد . این کد توسط آزمایشگاه ملی لوس آلاموس آمریکا تهیه و در سرتاسر دنیا گسترش یافته است. کد MCNP به طور پیوسته توسط آزمایشگاه ملی لوس آلاموس بازنگری شده و نسخه های جدید آن منتشر می شود. جدیدترین ورژن این کد نسخه 6 می باشد که متاسفانه در ایران پکیج کامل آن تا زمان تهیه این دوره در دسترس نبوده و لذا نسخه 5 آن که در سال 2005 منتشر شده آموزش داده شده است. این کد برای محاسبات فیزیک پزشکی، مباحث مربوط به فیزیک رآکتورهای هسته ای (شکافت و همجوشی) طراحی و ایمنی آنها، حفاظ سازی و دزیمتری، طراحی شتاب دهنده ها و غیره به کار گرفته می شود که بدون شک استفاده از آن در طول تحصیل دانشجویان مهندسی هسته ای امری گریزناپذیر خواهد بود. این دوره آموزشی با معرفی مختصری از روش مونت کارلو و چگونگی پیاده سازی این روش در کد MCNP شروع شده و در ادامه تمامی اجزای فایل ورودی آن به منظور شبیه سازی هر نوع سیستم فیزیکی که در آن واکنش های هسته ای روی می دهد به تفصیل و با ذکر مثال های متعدد معرفی خواهند شد. در نهایت این دوره با آموزش نحوه اجرا و تحلیل فایل خروجی خاتمه می یابد. مباحث این دوره به گونه ای انتخاب شده اند که برای دانشجویان تمامی گرایش های رشته مهندسی هسته ای و همچنین فیزیک هسته ای مفید و کاربردی باشد.
توضیحات تکمیلی:
در فصل اول در ابتدا مقدمه ای بر کد MCNP و روش مونت کرلو ارائه شده است. در گام بعدی اصول روش مونت کارلو و چگونگی پیاده سازی آن در کد MCNP به تفصیل بیان شده است. روشهای موجود جهت حل معادله ترابرد معرفی شده و مقایسه اجمالی بین آنها صورت گفته است. در انتها پیرامون کلیه ملزومات و داده های لازم جهت پیاده سازی روش مونت کارلو به اختصار توضیح داده شده و یک مثال نیز در مورد شبیه سازی حرکت نوترون در محیط ارائه شده است. در فصل دوم در مورد الزامات اولیه کار با کد MCNP و نرم افزارهای مورد نیاز از جمله نرم افزارهای ویرایشگر متن و نرم افزار VISED صحبت شده است. همچنین نحوه نصب نرم افزار MCNPX 2-6 آموزش داده شده است. در فصل سوم ساختار فایل ورودی کد MCNP معرفی شده است. در این فصل پس از بررسی اجمالی ساختار فایل ورودی کد MCNP در مورد هر کدام از بخش های آن، اطلاعاتی که می بایستی در هر بخش دکر شود و قوانین کلی حاکم برآنها، همچنین کاراکترهای رایج در کدنویسی و 5 ویژگی مختصر نویسی در کد MCNP به تفصیل پرداخته شده است. فصل چهارم با مقدمه ای در مورد جبربولین شروع شده و پس از آن ساختار کارت سلول، نحوه تعریف سلولها و همچنین پارامترهای ضروری برای تعریف آنها با ذکر چندین مثال معرفی شده است. در نهایت این بخش با آموزش چگونگی تعریف ساختارهای تکراری به همراه چندین مثال به پایان می رسد. در ابتدای فصل پنجم به اختصار در مورد چهار روش کلی تعریف سطوح در فایل ورودی MCNP پرداخته شده و در ادامه در بخش های آن دو روش کلی و مرسوم تعریف سطوح با استفاده از معادلات و همچنین ماکروبادی ها به تفصیل با ذکر جزییات آنها به همراه بیان چندین مثال آموزش داده شده و در نهایت این فصل با تشریح چگونگی انتقال دستگاه مختصات و استفاده از کارت های trcl و trn به پایان می رسد. در فصل ششم به معرفی بخش اول کارتهایی که در قسمت کارت داده بیان می شوند از جمله کارت هایی که برای تعیین مشخصات چشمه استفاده می شوند پرداخته شده است. در این فصل در ابتدا به تفصیل در مورد نحوه تعریف چشمه های عمومی با استفاده از کارتهایی نظیر sdef و متغیرهای متعددی که کد MCNP در اختیار کاربر قرار می دهد صحبت شده است و در ادامه نحوه استفاده از کارت هایی نظیر kcode برای شبیه سازی سیستم های بحرانی نشان داده شده است. همچون روند حاکم بر فصل های گذشته آموزش های این فصل نیز با ذکر مثال های متعدد همراه است. در فصل هفتم، بخش دوم کارتهای داده از جمله کارتهای که برای بیان مشخصات تالی و مشخصات ماده و همچنین قطع برنامه استفاده می شوند معرفی شده اند. این فصل با ارائه مفهوم تالی و کارتهای مرتبط با آن آغاز شده و پس از پرداختن به الزامات لازم برای تعریف مواد در MCNP و کارتهای مرتبط با آن در نهایت با معرفی روش های به پایان رساندن شبیه سازی و استفاده از کارت های فوق در یک شبیه سازی به پایان می رسد. همچنین در این فصل کارتهای کنترل انرژی و رفتارهای حرارتی از جمله کارت Phys و S(α,β) به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته اند. در نهایت این دوره با ارائه فصل هشتم و معرفی روش های اجرای کد MCNP و همین طور چگونگی تحلیل خروجی پایان می پذیرد. در این فصل ابتدا کارتهای جانبی که برای کنترل و مدیریت روند شبیه سازی و اطلاعات نمایش داده شده در فایل خروجی استفاده می شوند مورد بررسی قرار می گیرند. پس از آن سه روش اجرا کردن کد MCNP به همراه ارایه چندین مثال به طور کامل تشریح می شوند. در این فصل شاخص های آماری که در MCNP برای اطمینان از دقت نتایج به دست آمده در اختیار کاربر قرار می گیرد به تفصیل معرفی شده اند و در نهایت با بررسی خروجی نتایج حاصله از شبیه سازی در حوزه های مختلف استفاده از این شاخص های آماری و همچنین ده آزمون آماری به منظور تحلیل خروجی نشان داده شده است.
مناسب برای رشته های:
مهندسی هسته ای کلیه گرایش ها، فیزیک پرشکی، فیزیک هسته ای
پیش نیازهای علمی و فنی برای این آموزش:
آشنایی با فیزیک هسته ای
کلید واژگان: MCNP- تالی-نوترون-فوتون- الکترون- برخورد- شبیه سازی - ترابرد - مونت کارلو