Luận văn tính toán phổ năng lượng của kênh nơtron phin lọc từ lò phản ứng hạt nhân đà lạt

MỞ ĐẦU Vật lý nơtron có vai trị quan trọng phát triển khoa học công nghệ hạt nhân Đây ngành khoa học mũi nhọn khơng thể thiếu nước có khoa học hạt nhân tiên tiến Kỹ thuật phin lọc nơtron áp dụng nhiều nước giới Ukraina, Mỹ, Nga, Nhật Bản, Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng kênh nơtron từ lò phản ứng hạt nhân nghiên cứu như: nghiên cứu thực nghiệm phản ứng hạt nhân với nơtron, nghiên cứu vật lý nơtron cấu trúc hạt nhân; chuẩn liều xạ nơtron, nghiên cứu phương pháp xạ trị nơtron (neutron capture therapy), nghiên cứu che chắn xạ, chụp ảnh nơtron, phân tích nguyên tố Hiện nay, Việt Nam có nhiều chương trình ứng dụng lượng kỹ thuật hạt nhân tham gia vào phát triển kinh tế xã hội Vì vậy, nghiên cứu vật lý nơtron đào tạo nguồn nhân lực lĩnh vực ngày trở nên cần thiết Trong nghiên cứu thực nghiệm phản ứng hạt nhân với nơtron, đo số liệu hạt nhân phục vụ cho tính tốn thiết kế lị phản ứng, phân tích đánh giá an tồn ln cần thiết phải tạo dòng nơtron chuẩn đơn Phổ lượng kênh nơtron phin lọc từ Lò phản ứng hạt nhân thông tin quan trọng cần thiết cho nghiên cứu ứng dụng Do đó, đề tài nghiên cứu tính tốn xác định thơng lượng nơtron nhiệt, nơtron nhanh phổ lượng nơtron kênh nơtron phin lọc từ Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cần thiết lý chọn đề tài Kết đề tài có ý nghĩa khoa học thực tiễn việc phục vụ phát triển kênh nơtron lượng nhiệt (thermal neutron beam) Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt góp phần cung cấp thơng tin tham số vật lý nơtron thông lượng nơtron, tỉ số Cadmi độ chùm tia Các tham số cần thiết cho nghiên cứu khoa học ứng dụng triển khai kênh ngang số Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Mục đích đề tài ứng dụng chương trình tính tốn mơ PHITS sở phương pháp Monte Carlo để nghiên cứu tính tốn truyền nơtron qua phin lọc chuẩn trực chùm tia phục vụ phát triển kênh nơtron nhiệt Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt, từ tính tốn xác định phân bố phổ lượng nơtron sau truyền qua tổ hợp phin lọc kênh nơtron phin lọc Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Đối tượng phạm vi nghiên cứu đặc trưng phổ lượng thông lượng nơtron nhiệt tương ứng với phin lọc (bao gồm Bismuth Sapphire) để nhận chùm tia nơtron với lượng trung bình En = 0.0253 eV kênh nơtron số lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Xuất phát từ yêu cầu thực tế nêu trên, chọn nội dung nghiên cứu với tên đề tài: ‘‘Tính tốn phổ lượng kênh nơtron phin lọc từ Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt’’, để làm luận văn tốt nghiệp Cao học khóa 6, chuyên ngành Vật lý kỹ thuật Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Cấu trúc luận văn sau: Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu, phát triển kỹ thuật phin lọc nơtron giới nước Trình bày tổng quan kỹ thuật tính tốn phổ lượng, độ tương đối dòng nơtron phin lọc số ứng dụng quan trọng Trình bày tổng quan phương pháp mơ Monte Carlo chương trình máy tính PHITS Chương 2: Thiết kế chuẩn trực tính tốn mơ kênh nơtron Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt Chương 3: Trình bày kết tính tốn thảo luận phân bố phổ lượng nơtron chùm tia nơtron, tham số phổ nơtron: Thông lượng nơtron nhiệt, nhiệt Chương 4: Trình bày kết luận kiến nghị Lĩnh vực vật lý nơtron kỹ thuật phin lọc nơtron để tạo dòng nơtron chuẩn đơn phức tạp đa dạng Mặc dù, cố gắng thời gian nghiên cứu tương đối ngắn kinh nghiệm chưa nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót nội dung cách trình bày, kính mong nhận góp ý quý thầy cô đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU Trong chương này, nội dung trình bày cách tổng quan gồm tình hình nghiên cứu nước nước phát triển kỹ thuật nơtron phin lọc, trình bày số ứng dụng thực tiễn dòng nơtron phin lọc 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở NGỒI NƯỚC Một phương pháp tạo dòng nơtron chuẩn đơn cường độ mạnh vùng lượng từ 0,4 keV đến vài trăm keV chùm nơtron qua phin lọc sở kênh ngang lò phản ứng hạt nhân Kỹ thuật nơtron phin lọc giới thiệu vào năm 1968 hai nhà khoa học Simpson Muller, khả sử dụng số phin lọc để tạo dòng nơtron đơn từ lị phản ứng, phục vụ thí nghiệm nghiên cứu phản ứng bắt nơtron hạt nhân [1] Ngày nay, kỹ thuật phin lọc nơtron áp dụng nhiều nước Ukraina, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc,… Tại Viện Nghiên cứu hạt nhân Kiev (Ucraina), phát triển tổ hợp phin lọc nơtron sử dụng loại vật liệu Ni, Fe, S, B, Al, Mn, Mg, Si, Sc đồng vị Cr-52, Fe-54, Fe-56, Ni-58, Ni-60, Ni-62, Ni-64, B-10, nhận dòng nơtron chuẩn đơn năng, với lượng từ 0,498 keV đến 602,5 keV, thông lượng từ 0,13 đến 26,8x106 (n/cm2.s) cường độ tương đối từ 39,5 đến 99% [2, 3,4] Tại phịng thí nghiệm lị phản ứng hạt nhân Đại học Ban Ohio (OSURR) phát triển tổ hợp phin lọc nơtron sử dụng loại vật liệu Bismuth Sapphire để làm phin lọc nhận dòng nơtron chuẩn đơn năng, với lượng 0,5 MeV, 0,8 MeV, 1,0 MeV, 1,5 MeV, 2,0 MeV, 3,0 MeV,…[5] Tại Brookhaven Mỹ, chùm nơtron phin lọc keV 24,5 keV sử dụng để đo tiết diện bắt xạ nghiên cứu chế phản ứng bắt nơtron [2] Các dòng nơtron phin lọc từ lị phản ứng có ưu điểm có thơng lượng dịng cao đạt từ 105-107 n/cm2s, có độ phân giải lượng cao phơng gamma thấp Các khó khăn để tạo chùm nơtron có chất lượng tốt phần lớn vật liệu phin lọc cần có độ giàu đồng vị cao, dịng nơtron phin lọc nhiệt sử dụng vật liệu đơn tinh thể Silic, Berili, Bismuth phát triển phổ biến nhiều nước Ai Cập, Ấn Độ, Hàn Quốc, [2] 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Lị phản ứng hạt nhân Đà Lạt có kênh nơtron phục vụ cho mục đích nghiên cứu với đường kính kênh 15,2cm, có kênh xuyên tâm kênh tiếp tuyến Cho đến có kênh đưa vào sử dụng kênh tiếp tuyến số 3, kênh xuyên tâm số kênh xuyên tâm số Các dòng nơtron phin lọc từ kênh ngang số số đưa vào sử dụng từ năm 1990, kênh ngang số đưa vào sử dụng từ năm 2012 để phục vụ nghiên cứu ứng dụng Kỹ thuật phin lọc nơtron phát triển Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt cho phép nhận chùm nơtron chuẩn đơn với thông lượng từ 105 đến 106 (n/cm2.s) thích hợp cho nghiên cứu số liệu phản ứng hạt nhân với nơtron Các phương pháp phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời, thí nghiệm đo nơtron truyền qua, nghiên cứu thực nghiệm cấu trúc mật độ mức hạt nhân phương pháp đo tổng biên độ xung gamma trùng phùng từ phản ứng bắt nơtron nhiệt thực lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt [6] Năm 2012 kênh xuyên tâm số với hệ thống phin lọc Silic Bismuth đưa vào sử dụng phục vụ cho phân tích kích hoạt nơtron gamma tức thời (PGNAA), nghiên cứu phản ứng hạt nhân (n,  ), đo xác định thực nghiệm số liệu tiết diện phản ứng hạt nhân với nơtron, tiến hành thực nghiệm phản ứng hạt nhân, vật lý hạt nhân, vật lý nơtron che chắn xạ công tác đào tạo[2] 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA KỸ THUẬT PHIN LỌC NƠTRON Nơtron có tính chất trung tính điện, nơtron khơng bị ảnh hưởng điện tích âm electron lớp vỏ nguyên tử điện tích dương hạt nhân Tính chất quan trọng cho phép nơtron qua đám mây electron nguyên tử tương tác trực tiếp với hạt nhân Chính thế, nơtron xâm nhập sâu vào vật thể vật liệu Mặt khác, bước sóng nơtron tỷ lệ nghịch với động lượng Với số Planck h, khối lượng nơtron mn khơng đổi, bước sóng giảm xuống theo hàm vận tốc v, thể phương trình de Broglie cho bước sóng tính đơn vị nanomet[5]  h 395,  mn v v (1.1) Các nơtron có lượng cao chúng sinh từ nguồn phản ứng phân hạch trải qua nhiều tương tác tán xạ để bị làm chậm điều tiết xuống lượng mà chúng trạng thái cân nhiệt với chuyển động nguyên tử xung quanh chúng Tại thời điểm này, lượng truyền từ nơtron sang hạt nhân từ hạt nhân đến nơtron Các nơtron nhiệt theo định nghĩa nơtron trạng thái cân nhiệt với vật chất 300K Khi đó, ta sử dụng hàm phân bố Maxwell để mơ tả phổ lượng trạng thái cân nhiệt Năng lượng xảy với tỉ lệ cao phân bố 0,0253 (eV), tương ứng với vận tốc nơtron 2200 (m/s) bước sóng 0,18 (nm) Khi xảy tương tác bắt nơtron hạt nhân, dẫn đến nhiều tia gamma phát Sự hấp thụ nơtron phát xạ tia gamma hữu ích việc xác định thành phần nguyên tố mẫu đồng vị tạo tia gamma có lượng riêng biệt Trên thực tế, lị phản ứng hạt nhân, có nơtron nhanh tạo trình phân hạch hạt nhân Sự phân bố lượng nơtron tính gần cơng thức Watt [2]: ( E)  0, 484e E sin(2E)0,5 (1.2) Từ lý thuyết phản ứng hạt nhân, biết tiết diện tương tác nơtron với vật chất, tăng rõ rệt theo quy luật 1/v giảm lượng nơtron Trong mơi trường chất làm chậm lị phản ứng hạt nhân, phổ nơtron có phân bố theo ba miền lượng sau : + Nơtron nhiệt : < En < 0,5 eV + Nơtron trung gian : 0,5 eV < En < 100 keV + Nơtron nhanh : 100 keV < En < 20 MeV Cơ sở kỹ thuật nơtron phin lọc dựa suy giảm cường độ chùm nơtron, lượng không mong muốn đảm bảo cường độ mạnh đỉnh lượng quan tâm, qua vật liệu làm phin lọc có bề dày đủ lớn Trong tiết diện nơtron toàn phần nhiều đồng vị nguyên tố, có cực tiểu tạo thành giao thoa tán xạ tán xạ cộng hưởng, sóng nơtron vùng lượng trung bình Các cực tiểu có giá trị tiết diện gần nhỏ Vì vậy, chùm nơtron từ lị phản ứng có lượng phân bố từ nơtron nhiệt đến nơtron nhanh, truyền qua vật liệu có độ dày thích hợp tương tác với vật liệu giống lọc nơtron Phía sau vật liệu nhận dòng nơtron đơn năng, với giá trị lượng tương ứng với cực tiểu tiết diện toàn phần Các bước để tạo dòng nơtron phin lọc mới, sở kênh ngang lò phản ứng bao gồm: Tính tốn lựa chọn kích thước tổ hợp vật liệu phù hợp làm phin lọc, để thu phổ nơtron đơn có độ (cường độ tương đối) đạt gần 100% Gia cơng, lắp đặt phin lọc chuẩn trực dịng nơtron Đo kiểm tra thực nghiệm đỉnh lượng, thông lượng độ đơn Hiệu chỉnh phin lọc để có kết phù hợp với thiết kế Trong luận văn này, chúng tơi trình bày nghiên cứu tính tốn, nhằm chọn lựa thơng số thiết kế tối ưu kích thước phân bố phổ lượng đơn 0,0253eV dự kiến thu sở dòng nơtron qua tổ hợp phin lọc Bismuth Sapphire từ kênh ngang số Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Các kết số liệu cần thiết để tiến hành phát triển dòng nơtron phin lọc đơn 0,0253eV qua tổ hợp phin lọc Bismuth Sapphire thời gian tới Phổ lượng nơtron tạo thành sau phin lọc tính theo biểu thức sau [2, 4]: 0 ( E )  i ( E )* exp(  k dk tk ( E )), (1.3) k Eh   ( E )dE I El 20 MeV  , (1.4) 0 ( E )dE 5 10 eV Trong đó: + 0 ( E ) phổ thơng lượng nơtron tạo thành sau phin lọc, + i ( E ) phổ thơng lượng nơtron từ lị phản ứng vị trí trước phin lọc, +  k mật độ hạt nhân thành phần phin lọc thứ k (số hạt nhân/cm3), + dk chiều dài thành phần phin lọc thứ k (cm), +  tk ( E ) tiết diện hấp thụ nơtron toàn phần vật liệu thứ k, + E lượng nơtron, + I cường độ tương đối (độ sạch) đỉnh phổ đơn năng, + El Eh cận cận đỉnh phổ lượng Ngồi ra, cơng đoạn cịn lại gia công, lắp đặt phin lọc chuẩn trực dòng nơtron, đo kiểm tra thực nghiệm đỉnh lượng, thông lượng, độ đơn hiệu chỉnh phin lọc để có kết phù hợp với thiết kế Các vấn đề an toàn xạ điều kiện kỹ thuật cần thiết để đạt chất lượng dòng nơtron cao hướng phát triển đề tài 1.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN DÒNG NƠTRON PHIN LỌC Các lọc thường sử dụng sở chùm tia để lọc tia gamma không mong muốn thông lượng nơtron nhanh nhằm cải thiện tỷ lệ nhiễu tín hiệu cho nhiều kỹ thuật phân tích Các sở chụp ảnh phóng xạ nơtron nhắm đến hàm lượng neutron nhiệt cao giảm hàm lượng gamma cho độ nhạy cao chất lượng hình ảnh tổng thể Do nhu cầu chùm nơtron nhiệt có cường độ cao độ tia gamma cao nên cần phải có vật liệu lọc chất lượng tương ứng Các vật liệu ứng cử viên tốt thỏa mãn yêu cầu bao gồm Thạch anh (SiO2 ), Bismuth, Berili, Magiê oxit, Silic Sapphire (Al2O3) Nếu xét sẵn có tinh thể đơn lớn hiệu Thạch anh, Sapphire Silic vật liệu ưu tiên lựa chọn Sapphire nhiệt độ phòng hiệu Thạch anh Silic lọc nơtron nhiệt, chúng làm lạnh phương pháp lạnh đến 77 K để cải thiện hiệu Hơn nữa, đặc tính truyền Sapphire khơng bị suy giảm chiếu xạ thời gian dài kênh ngang lị phản ứng[5] Bismuth khơng phải ứng cử viên hàng đầu làm vật liệu lọc nơtron, Bismuth tồn mật độ cao trạng thái phonon tần số thấp Tuy nhiên, với mật độ cao (9,78 g/cm3) số nguyên tử (Z = 83), Bismuth hiệu việc che chắn tia gamma Mặc dù thiếu hiệu với việc truyền nơtron nhiệt đóng vai trị kép việc lọc tia gamma góp phần làm giảm nơtron nhanh[5] Với việc chấp nhận hy sinh lượng nhỏ nơtron nhiệt đem lại hiệu việc lọc nơtron nhanh tia gamma ta chọn tổ hợp phin lọc Bismuth Sapphire làm phin lọc nơtron Các bước để tạo dòng nơtron phin lọc mới, sở kênh ngang lò phản ứng nghiên cứu bao gồm: - Tính tốn chọn lựa kích thước tổ hợp vật liệu phù hợp làm phin lọc, để thu phổ nơtron đơn có cường độ tương đối đạt đến giá trị cao (trong thực tế đạt từ 85  97%) - Gia công, lắp đặt phin lọc chuẩn trực dòng nơtron Trong nội dung này, luận văn trình bày cách tính tốn nhằm lựa chọn thơng số kích thước, mật độ, tổ hợp vật liệu phân bố phổ lượng dự kiến thu sở dòng nơtron từ kênh ngang số Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt Các kết tính tốn số liệu cần thiết để tiến hành phát triển dòng nơtron phin lọc 0,0253eV kênh ngang số Như trình bày, nguyên lý kỹ thuật phin lọc nơtron nhiệt sử dụng lượng đủ lớn vật liệu dạng đơn tinh thể có phân bố cực tiểu tiết diện hấp thụ nơtron toàn phần vùng lượng lân cận nơtron nhiệt với giá trị En = 0,0253eV Như vậy, cho chùm nơtron từ lò phản ứng truyền qua tổ hợp vật liệu đơn tinh thể nhận dịng nơtron có thành phần thơng lượng nơtron nhiệt cao, tỉ số nơtron nhiệt nơtron nhanh đạt giá trị từ 80 đến 200 lần Chương trình máy tính gọi PHITS [7, 8], sử dụng tính tốn đặc trưng phân bố phổ nơtron tạo thành sau truyền qua tổ hợp phin lọc khác Các số liệu kích thước thay đổi để thu dịng nơtron đơn có độ cao thơng lượng đáp ứng yêu cầu (trên 106 n/cm2.s) Số liệu ban đầu phổ thơng lượng nơtron từ lị phản ứng xác định trước vị trí trước phin lọc kênh ngang số Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 1.5 KỸ THUẬT TÍNH TỐN BẰNG MƠ PHỎNG MONTER CARLO 1.5.1 Các chương trình mô giới nước Hiện nay, Viện Nghiên cứu hạt nhân có chương trình máy tính để sử dụng tính tốn thiết kế phin lọc nơtron áp dụng kênh ngang Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt bao gồm: chương trình CFNB phát triển Nhóm nghiên cứu số liệu hạt nhân Viện Nghiên cứu hạt nhân chương trình MCNP5 Chương trình tính tốn CFNB thực tính tốn kỹ thuật nơtron truyền qua, có ưu điểm tốc độ tính tốn nhanh cho kết xác phổ lượng dịng nơtron phin lọc Tuy nhiên cấu hình phức tạp nguồn nơtron hệ thống che chắn dẫn dịng đơn giản hóa cấu hình, nguồn nơtron khai báo chuẩn trực Chương trình MCNP5 phần mềm phát triển sở phương pháp Monte Carlo phòng Vật lý Lý thuyết Ứng dụng, thuộc Phịng thí nghiệm quốc gia Los Alamos (Mỹ) để mơ q trình vật lý hạt nhân nơtron, photon, electron trình phân rã hạt nhân, tương tác tia xạ với vật chất, thông lượng nơtron,… [9, 10, 11, 12] Trong q trình tính tốn, MCNP5 sử dụng thư viện số liệu hạt nhân sau: - Các file số liệu tính tốn ENDF (The Evaluated Nuclear Data File), - Thư viện số liệu hạt nhân tính tốn JENDL, - Thư viện số liệu kích hoạt ACTL (The Activation Library) Trong MCNP có 500 bảng liệu tương tác nơtron khả dĩ, cho khoảng 100 đồng vị nguyên tố khác Số liệu gần 2000 phản ứng kích hoạt chuẩn liều cho 400 hạt nhân bia mức kích thích bản, tiết diện hàm phụ thuộc lượng MCNP5 Chương trình MCNP5 điều khiển trình tương tác xạ với vật chất, cách gieo số ngẫu nhiên theo quy luật thống kê hàm phân bố xác suất, tương ứng với đại lượng vật lý thí nghiệm cần tính tốn mơ (hàm phân bố phổ lượng, hàm phân bố tiết diện phản ứng, hàm phân bố góc tiết diện tán xạ,…) Chương trình MCNP5 khắc phục hồn tồn khó khăn chương trình CFNB Tuy nhiên, chương trình MCNP5 chương trình có quyền, có giá thành cao Trên sở ưu nhược điểm chương trình phân tích trên, kỹ thuật tính tốn Monte Carlo chương trình PHITS áp dụng, để tính tốn, thiết kế dịng nơtron đơn 0,0253eV sở hệ thống dẫn dòng nơtron kênh ngang số Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt 10 unit = material = all axis = eng # unit is [1/cm^2/source] # (D=all) number of specific material # axis of output file = tally_MeV.dat # file name of output for the above axis part = neutron epsout = y-txt = (n/cm2/MeV/s) factor = 1.6E+11 [End] (Dấu chấm dấu phẩy Tiếng Việt Do mặc định chương trình PHITS) 90 PHỤ LỤC 4: File input mô chuẩn trực hình trụ [Material] mat[1] H O mat[2] Al mat[3] Bi mat[4] Al O mat[5] H -0.023 C -0.0023 O -1.22 # CONCRETE Na -0.0368 Mg -0.005 Al -0.078 Si -0.775 K -0.0299 Ca -0.1 Fe -0.032 mat[6] N 4.0586E-05 # Air O 1.0800E-05 Ar 2.4255E-07 mat[7] H -0.117 # SWX-201 B -0.05 C -0.833 mat[8] Pb mat[9] Bi mt9 bism.35t mat[10] Al mt10 $ Bismuth crystal at 20oc O3 alsap.20t osapp.20t $ Sapphire crystal at 20oC mat[11] Fe mat[12] H -0.049 # SWX-277 B -0.0163 91 C -0.9347 mat[13] H C 2.0 $ Polythylene (JIS-K6922-1 1997-3-1) 0.942 g/cm3 1.0 [Surface] 10 CZ 20 11 pz 12 pz 250 13 CZ 10.05 14 pz 50 15 pz 130 16 CZ 9.05 17 CZ 7.5 18 CZ 7.0 19 CZ 6.0 20 PZ 10 21 PZ 16 23 PZ 115 24 PZ 130 26 PZ 140 27 PZ 150 28 PZ 160 29 PZ 170 30 PZ 180 31 PZ 190 32 PZ 200 33 PZ 210 34 PZ 220 35 CZ 2.5 36 PZ 40 92 37 CZ 5.5 38 PZ 370 39 CZ 1.5 40 CZ 41 CZ 20 42 CZ 30 43 CZ 40 44 PZ 380 45 PZ 390 46 PZ 420 47 PZ 435 48 PZ 450 49 CZ 60 50 cz [Cell] 100 -1 49:-11:48 200 -49 43 11 -48 101 -2.302 -43 17 11 -36 201 -2.302 -43 13 14 -34 102 -2.7 -13 16 14 -15 103 -0.95 -16 17 14 -15 104 -2.7 -17 18 11 -15 105 -2.7 -18 19 11 -15 106 -1.21e-3 -19 107 -9.8 109 -1.21e-3 -19 21 -23 110 10 -3.98 -35 23 -24 111 -1.21e-3 -39 24 -34 112 -0.95 -19 11 -20 20 -21 -13 39 24 -26 93 113 -11.34 -13 39 26 -27 114 -0.95 -13 39 27 -28 115 -0.95 -13 39 28 -29 116 -11.34 -13 39 29 -30 117 -0.95 -13 39 30 -31 118 -0.95 -13 39 31 -32 119 -11.34 -13 39 32 -33 120 -0.95 -13 39 33 -34 121 -0.95 -19 35 23 -15 122 11 -7.874 -41 17 36 -14 123 -2.302 400 401 -11.34 -41 50 34 -38 402 -0.95 403 -1.21e-3 -40 404 -11.34 -43 40 38 -44 405 12 -1.68 -42 40 44 -45 406 -11.34 -43 42 44 -47 407 12 -1.68 -42 41 45 -47 408 12 -1.68 -41 46 -47 409 -11.34 -43 47 -48 410 -1.21e-3 -40 38 -45 411 -1.21e-3 -41 45 -46 -43 41 36 -14 -43 41 34 -38 -50 40 34 -38 34 -38 (Dấu chấm dấu phẩy Tiếng Việt Do mặc định chương trình PHITS) 94 Phụ lục : Các nội dung hướng dẫn thiết kế file – input chương trình mơ PHITS Nội dung 1: Các phần PHITS STT TÊN MIÊU TẢ [title] Tiêu đề [parameters] Nhiều loại tham số [source] Định nghĩa nguồn [material] Định nghĩa vật liệu [surface] Định nghĩa bề mặt [cell] Định nghĩa khối vật thể [transform] Định nghĩa biến đổi tọa độ [temperature] [mat time change] [magnetic field] [electro magnetic field] [delta ray] Định nghĩa nhiệt độ [importance] [weight window] Định nghĩa quan trọng khu vực 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Định nghĩa vật liệu phụ thuộc thời gian Định nghĩa từ trường Định nghĩa điện từ trường Định nghĩa sản xuất tia  Định nghĩa cho việc sử dụng chế độ mô cấu [track structure] trúc theo dõi [super mirror] Định nghĩa siêu gương cho neutron lượng thấp Định nghĩa tùy chọn tán xạ đàn hồi cho neutron [elastic option] lượng thấp Định nghĩa lượng tối đa (dmax) hạt [data max] nhân để sử dụng thư viện liệu [frag data] Định nghĩa mặt cắt người dùng xác định [ww bias] [forced collisions] [volume] Định nghĩa cửa sổ trọng lượng khu vực Định nghĩa giá trị để ưu tiên [cửa sổ trọng lượng] Định nghĩa va chạm cưỡng Định nghĩa thể tích khu vực 95 Định nghĩa số nhân 25 [multiplier] [mat name color] [reg name] 26 [counter] Định nghĩa truy cập 27 [timer] Định nghĩa thời gian đồng hồ 28 [t-track] Thông lượng hạt khu vực định 29 [t-cross] Thông lượng hạt bề mặt định 30 [t-point] Thông lượng hạt điểm định 31 [t-deposit] Năng lượng hấp thụ thể tích định 32 [t-deposit2] Năng lượng hấp thụ hai thể tích định 33 [t-heat] Sản sinh nhiệt khu vực định Năng suất hạt nhân lại khu vực định Sản phẩm phản ứng khu vực định Dịch chuyển nguyên tử (DPA) khu vực định Phân phối LET khu vực định Phân phối số lượng vi mô khu vực định Thông tin thời gian hạt khu vực định 23 24 34 35 36 37 38 39 40 41 [t-yield] [t-product] [t-dpa] [t-let] [t-sed] [t-time] [t-interact] (former name [t-star]) [t-dchain] 42 [t-wwg] 43 [t-wwbg] Tên vật liệu định nghĩa màu cho đồ họa Định nghĩa tên vùng cho lô đồ họa Số lượng tương tác xảy khu vực định Năng suất hạt nhân lại (cho việc sử dụng DCHAIN) Thông số đầu cho [cửa sổ trọng lượng] 45 [t-userdefined] Các tham số đầu cho [ww bias] Tự động tính tốn khối lượng cho khu vực định Bất kỳ số lượng xác định người dùng 46 [t-gshow] Trực quan hình học 2D 47 [t-rshow] Trực quan hình học 2D với đại lượng vật lý 48 [t-3dshow] Trực quan hình học 3D 44 [t-volume] 96 49 Kết thúc tập tin đầu vào [end] Nội dung 2: Mơ tả chế độ tính tốn chương trình PHITS Tham số Giá trị Chú thích icntl Tùy chọn điều khiển Tính tốn PHITS bình thường Tính tốn phản ứng hạt nhân, (đang phát triển) Chỉ xuất tiếng vang đầu vào để kiểm tra việc sử dụng nhớ, thư viện liên kết tệp Tính tốn giả sử tất vùng void (khơng có phản ứng, khơng ion hóa) để kiểm tra hình học, tính tốn khối lượng diện tích Kiểm tra nguồn Vị trí nguồn tính [t-product] Thực thi [t-gshow] cho đầu đồ họa Đầu hình học kiểm kê lưới xyz với tùy chọn gshow cho đầu đồ họa Thực [t-rshow] cho đầu đồ họa Đầu hình học reg lưới tally với tùy chọn rshow cho đầu đồ họa Thực [t-3dshow] cho đầu đồ họa Tính tốn lại cách sử dụng tập tin dumpall Tệp Dumpall định tệp (15) Sử dụng hàm để tổng hợp kết kiểm đếm (Hàm Sumtally) Sử dụng tính tốn tự động thể tích khu vực Thực [t-wwbg] để thu tham số [ww bias] (D = 0) =0 =1 =3 =5 =6 =7 =8 =9 = 10 = 11 = 12 = 13 = 14 = 15 97 Nội dung 3: Mơ tả số lịch sử chương trình PHITS Tham số Giá trị Chú thích irskip Kiểm sốt số ngẫu nhiên Bỏ qua số lượng lịch sử irskip hạt số ngẫu nhiên để gỡ lỗi (Tổng số lịch sử giảm irskip.) Bắt đầu tính tốn với số irskip + số hạt ngẫu nhiên để thực tính tốn song song tay (Tổng số lịch sử không thay đổi.) (D = 0) Irskip > Irskip < rseed (D=0.0) rseed < rseed = rseed > Tùy chọn số ngẫu nhiên ban đầu Nhận số ngẫu nhiên ban đầu từ thời gian bắt đầu 6647299061401 (mặc định) Sử dụng rseed hạt giống ban đầu số ngẫu nhiên maxcas (D = 10) maxbch (D = 10) Số lượng lịch sử đợt Giới hạn 2147483647 Số lượng đợt Giới hạn 2147483647 maxbnk (D=10000) Số lượng hạt tạm thời lưu nhớ timeout (D = -1.0) Cắt thời gian CPU để tính tốn PHITS (tính theo đơn vị giây) istdev (D = 0) Tham số điều khiển cho loại tính tốn độ không đảm bảo thống kê chế độ khởi động lại Chế độ tính tốn khởi động lại kích hoạt; khơng có kết kiểm đếm q khứ, phép tính bắt đầu với istdev = Chế độ tính tốn khởi động lại kích hoạt; khơng có kết kiểm đếm khứ, phép tính bắt đầu với istdev = istdev tự động đặt thành cho tính tốn song song nhớ chia sẻ cho trường hợp khác Một tính tốn bắt đầu Độ không đảm bảo = -2 = -1 =0 =1 98 =2 ireschk (D = 0) =0 =1 thống kê ước tính từ độ lệch chuẩn kết lơ Một tính tốn bắt đầu Độ không đảm bảo thống kê ước tính từ độ lệch chuẩn kết lịch sử Tùy chọn chọn chế độ song song chia sẻ Kiểm soát tham số để kiểm tra tính quán kiểm đếm Kiểm tra tính quán cài đặt kiểm đếm cũ Khơng kiểm tra Tùy chọn hữu ích thiết lập kiểm đếm phức tạp có cài đặt không ghi đầy đủ tệp đầu kiểm đếm Nội dung 4: Tên tập tin đầu vào-đầu chương trình PHITS Tham số Giá trị Chú thích File(1) (D=c:/phits) Tên thư mục cài đặt PHITS Nếu tham số đặt đúng, không cần định tên tệp đầu vào khác, tức tệp (7, 20, 21, 24, 25 26), trừ cấu trúc thư mục PHITS không thay đổi Nếu tham số định trực tiếp tệp đầu vào, tham số định ghi đè cài đặt File(6) (D=phits.out) Tóm tắt tên tập tin đầu File(7) (D=file(1)/data/xsdir.jnd) Tên tập tin mặt cắt ngang File(11) (D=nuclcal.out) Tên tập tin đầu phản ứng hạt nhân File(12) (D=fort.12) Cắt tên tập tin đầu neutron File(13) (D=fort.13) Cắt tên tập tin đầu tia  99 File(10) (D=fort.10) Cắt tên tập tin đầu proton File(15) (D=dumpall.dat) tên tệp kết xuất cho tùy chọn dumpall = File(18) (D=voxel.bin) Tên tệp sử dụng ivoxel = 1, File(20) (D=file(1)/XS/egs/) Thư mục chứa liệu thư viện cho EGS5 File(21) (D=file(1)/dchain-sp/data/) Thư mục chứa liệu thư viện cho DCHAIN File(22) (D=batch.out) Tên tệp để thông tin đầu lô File(23) (D=pegs5) Tên tệp đầu cho PEGS5 File(24) (D=file(1)/data) Thư mục chứa RIsource.dat (cơ sở liệu DECDC) File(25) (D=file(1)/XS/tra) Thư mục chứa sở liệu mặt cắt sử dụng để mô cấu trúc theo dõi File(26) (D=file(1)/data/multiplier) Thư mục chứa phần [multiplier] xác định trước File(27) (D=file(1)/XS/yield/) Thư mục chứa liệu mặt cắt kích hoạt người dùng xác định Cần có thứ cuối đường dẫn File(28) (D=file(1)/data/aama.dat) Tên tệp đầu vào cho chương trình MUONIC ATOM CASCADE để sử dụng tham số người dùng xác định Nội dung 5: Các loại nguồn chương trình PHITS Loại nguồn Giải thích s-type = 1, (4) Hình trụ (hoặc hình trịn, bút chì) s-type = 2, (5) Hình chữ nhật đặc (hoặc hình chữ nhật) s-type = 3, (6) Gaussian (x, y, z độc lập) s-type = 7, (8) Parabola chung (x, y, z độc lập) 100 s-type = 9, (10) Hình cầu vỏ hình cầu s-type = 11 Phân bố đồng không gian pha thẳng đứng với hướng chùm s-type = 12 Đọc liệu từ đầu decay-turtle s-type =13, (14) Gaussian (mặt phẳng xyx) s-type = 15, (16) Parabola chung (mặt phẳng xy) s-type = 17 Đọc tập tin dump s-type = 18, (19) Hình nón s-type = 20, (21) Lăng kính tam giác s-type = 22, (23) phân phối lưới xyz s-type = 24 Nguồn Tetra-lưới s-type = 26 Nguồn định nghĩa bề mặt s-type = 100 Nguồn định nghĩa người dùng chỉnh sửa usrsors.f biên dịch PHITS Nội dung 6: Các thơng số nguồn chung chương trình PHITS Tham số Giải thích proj = Projectile: xem Bảng 2.8 để biết thông số kỹ thuật sx = sy = sz = (D=0) thành phần spin theo phương x (D=0) thành phần spin theo phương y (D=0) thành phần spin theo phương z reg = (D = all) Vùng nguồn giới hạn (các) chồng chéo vùng xác định s-type vùng định tham số Định dạng reg = {1 - 5} 10 34 Khung mạng vũ trụ sử dụng reg = (6