تحقيق دانشگاهی – تعیین تابع پاسخ غیر خطی آشکارسازهای ۲ اینچی و ۳ اینچی CsI(Tl)- قسمت …

۴۷۰

۴۹/۳

روش مونت‌کارلو و استفاده از کد MCNPX
منشأ روش مونت‌کارلو
روش مونت‌کارلو در سال ۱۹۴۹ متولد شد. زمانی که مقاله‌ای به‌عنوان روش مونت‌کارلو توسط کلام[۱۰] و متروپولیس[۱۱] به چاپ رسید، ریاضی‌دانان آمریکایی جان ون نیومن[۱۲] و استنسیلاو اولام[۱۳] هم به‌عنوان پایه‌گذاران این روش شناخته می‌شوند. پایه‌ی تئوری این روش مدت‌ها قبل در مقاله نیومن-اولام به‌طور کنجکاوانه‌ای به چاپ رسیده بود. علاوه بر این قبل از سال ۱۹۴۹ مسائل مشخصی در آمار به‌وسیله‌ی نمونه‌برداری تصادفی که درواقع همان روش مونت‌کارلو است، حل می‌شدند.
اگرچه، به خاطر اینکه شبیه‌سازی دستی امکان‌پذیر نیست، استفاده از روش مونت‌کارلو به‌عنوان یک روش عددی جامع تنها با ظهور کامپیوتر عملی گردید. نام مونت‌کارلو برگرفته از نام شهر موناکو است که به خاطر کازینوهای فراوانش، مشهور شده است. یکی از وسایل مکانیکی برای تولید اعداد تصادفی چرخ رولت است. در دهه ۱۹۷۰ برگر و سلتزر شبیه‌سازی مونت‌کارلو را برای محاسبه‌ی تابع پاسخ آشکارساز NaI(Tl) استفاده کردند[۹].
روش مونت‌کارلو
روش مونت‌کارلو یک روش عددی برای حل مسائل ریاضی به‌وسیله‌ی نمونه‌برداری تصادفی است. این روش به‌عنوان یک تکنیک عددی جامع بعد از ورود کامپیوتر به زمینه محاسبات عددی ظهور پیدا کرد. زمینه‌های کاربردی این روش با ظهور کامپیوترهای پیشرفته و جدید، گسترش یافت.
اساس روش محاسبه
با توجه به سرشت کاتوره‌ای برهمکنش‌های هسته‌ای، شبیه‌سازی مونت‌کارلو برای محاسبات هسته‌ای، بسیار واقعی و دور از تقریب‌ها و خطاهای موجود است. در این روش تمام فرآیندها مطابق با آنچه در عالم اتفاق می‌افتد دنبال می‌شود و احتمال هر رویداد با توجه به داده‌های تجربی، در قالب سطح مقطع، تعیین می‌شود. در طیف‌های تجربی، اطلاعات دارای توزیع گاوسی شکل هستند. کدهای شبیه‌ساز، اثرات فیزیکی منجر به پهن‌شدگی گاوسی را شبیه‌سازی نمی‌کنند، اما مسیرهای ذرات را شبیه‌سازی می‌کند و برخی از جنبه‌های رفتار میانگینشان را ضبط می‌کند.
کد MCNPX
این کد، یکی از قوی‌ترین کدهای محاسباتی در انجام محاسبات هسته‌ای است و بر اساس روش مونت‌کارلو کار می‌کند. این کد در طراحی رآکتورهای هسته‌ای و بررسی ایمنی آن‌ها، حفاظ سازی، طراحی آشکارسازها، چاه پیمایی هسته‌ای، طراحی هدف در شتاب‌دهنده‌ها، پرتوپزشکی و غیره کاربردهای فراوانی دارد. این کد برای اولین بار در سال ۱۹۶۳ در آزمایشگاه لوس آلاموس، تحت عنوان MCS، تهیه شد و در سال ۱۹۷۷ برای اولین بار بانام MCNP ارائه شد و در ادامه در سال ۲۰۰۰ نسخه‌ی ۴B آن به بازار آمد. پس‌ازآن نسخه‌های X، X2.6 و ۵ ارائه گردید.
استفاده از کد
برای استفاده از این کد بایستی یک فایل ورودی شامل اطلاعات مسئله با ساختار مشخص تهیه گردد. هر فایل ورودی شامل سه بخش اصلی است که بخش اول مربوط به تعریف سلول‌ها، بخش دوم تعریف سطوح و بخش آخر داده‌های مسئله مانند چشمه، مواد، نوع خروجی و … است.
کد MCNPX نسبت به MCNP4C پیشرفته‌تر می‌باشد و می‌تواند تعداد ذرات بیشتری که تعداد آن‌ها به ۳۴ ذره می‌رسد را شبیه‌سازی کند. این ذرات شامل نوترون، پروتون، الکترون، ۵ لپتون، ۱۱ باریون، ۱۱ مزون و ۴ یون سبک می‌باشند. همچنین در این کد علاوه بر دستورات MCNP، دستورات جدیدی نیز قابل اجرا می‌باشند [۱۰, ۱۱].
برای استفاده از کد MCNPX باید اطلاعات لازم و دقیق توسط یک فایل ورودی به برنامه داده شود که این امر باعث به دست آوردن جواب‌های دقیق و قابل‌اعتماد در فایل خروجی می‌گردد. بدیهی است که برای رسیدن به نتیجه‌ی مطلوب، این اطلاعات، اعم از هندسه سیستم، مواد بکار رفته و توزیع آن‌ها، چشمه و ویژگی آن، و … باید تا آنجا که امکان دارد منطبق بر سیستم آزمایش باشد.
اطلاعات موردنظر در فایل ورودی از میان کارت‌های ورودی کد MCNPX انتخاب و در فایل ورودی گنجانده می‌شود. منظور از یک کارت، یک خط ورودی در کد است که شامل دستورالعمل‌های لازم در مورد چگونگی شبیه‌سازی هندسه مسئله و … است.
کد MCNPX برای نوشتن فایل ورودی، دارای محیط خاصی مانند نرم‌افزار متلب و یا C نیست و این فایل به‌صورت یک فایل متنی در محیط wordpad یا notpad و … نوشته می‌شود. در حین اجرا با دستورالعمل خاصی که به کد داده می‌شود هر نتیجه‌ی به‌دست‌آمده در فایل خروجی با عددی به‌عنوان خطای نسبی همراه است که از تقسیم مقدار تخمینی انحرافمعیار بر میانگین تخمینی به دست می‌آید. بررسی یک نتیجه‌ی خروجی خوش‌رفتار خطای نسبی با متناسب است که N تعداد تاریخچه‌های بررسی‌شده است. و بررسی نتایج بدرفتار خطای نسبی با زیادشدن تعداد تاریخچه‌ها افزایش می‌یابد[۱۱].
در این کد، هر فایل ورودی شامل سه قسمت اصلی است که هر قسمت با یک خط خالی از قسمت قبلی و بعدی جداشده است. خط اول فایل ورودی می‌تواند خالی باشد و ی
ا عنوان برنامه در آن نوشته شود. اولین قسمت اصلی بخشی است که شامل تعریف سلول‌های مسئله است. منظور از سلول، هر ناحیه‌ای از فضاست که توسط سطح یا سطوحی محدودشده است. مثلاَ فضای درون یک کره، یک سلول است و یا فضای داخل یک جعبه. بعد از تعریف سلول‌ها یک خط خالی درج می‌شود. دومین قسمت فایل ورودی شامل تعریف سطوحی است که در مسئله به کار گرفته‌شده است. سومین و آخرین قسمت اصلی فایل ورودی شامل داده‌های مسئله مانند چشمه، مواد، نوع خروجی و … می‌باشد[۱۲]. در پایان برنامه نیز یک خط خالی درج می‌شود در حالت کلی ساختار فایل ورودی کد به‌صورت زیر است:

این مطلب را هم بخوانید :  رابطه ی برخی شاخص های منتخب ترکیب بدن و VO2max با فشارخون ...

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

عنوان یا خط خالی
کارت سلول
خط خالی
کارت سطوح
خط خالی