RT Trong đĩ T là thời gian tính

THIẾT BỊ GIA TỐC ĐIỆN TỬ UERL10-15S2 VÀ CODE MCNP

RT Trong đĩ T là thời gian tính

Trong đĩ T là thời gian tính

Hiệu suất tính càng lớn nếu FOM càng lớn. 2

R tỉ lệ với 1/ N, T tỉ lệ với N, do đĩ FOM gần như khơng đổi.

Như vậy một kết quả tốt nếu FOM gần như hằng số. 2.4.3 Giảm sai số

Như đã nĩi ở trên sai số R tỉ lệ với 1

N , mà N tỉ lệ với thời gian tính T. Do vậy cĩ thể viết R = C

T

 Một là tăng T  Hai là giảm C

Trong thực tế thời gian T là hạn chế và phụ thuộc vào khả năng của máy tính. Do đĩ MCNP lựa chọn cách thứ hai. Hằng số C phụ thuộc vào cách lấy mẫu và lựa chọn kết quả truy xuất

Cĩ bốn cơng cụ giảm sai số:

Phương pháp cắt cụt là phương pháp đơn giản nhất nhằm tăng tốc độ tính tốn. Bao gồm: Cắt

khơng gian, cắt năng lượng và cắt thời gian.

Phương pháp kiểm sốt mật độ sử dụng kỹ thuật tách để kiểm sốt số mẫu lấy trong các miền

khác nhau của khơng gian pha. Lấy nhiều mẫu cĩ trọng số thấp trong miền quan trọng, trong khi đĩ chỉ lấy ít mẫu cĩ trong số cao trong miền khơng quan trọng. Việc điều chỉnh trọng số cần thực hiện tốt để khơng làm thay đổi nghiệm bài tốn.

Phương pháp lấy mẫu cĩ sửa đổi là phương pháp cĩ thay đổi cách lấy mẫu nhằm tăng thêm sự

chính xác của kết quả. Các phương pháp lấy mẫu cĩ sửa đổi bao gồm: Phép biến đổi theo hàm mũ, bắt hạt dạng ẩn, va chạm bắt buộc, dịch chuyển thơng số nguồn và dịch chuyển quá trình tạo photon.

Phương pháp tất định từng phần là phương pháp phức tạp nhất. Bằng phương pháp này người ta

thay đổi các quá trình vận chuyển ngẫu nhiên thơng thường của hạt.

Tĩm lại các kỹ thuật giảm sai số nếu sử dụng đúng làm cho việc tính tốn cĩ hiệu quả cao, nhưng ngược lại nếu sử dụng khơng đúng sẽ gây ra những sai lầm. Tuy nhiên khơng quá lạm dụng kỹ thuật này, đối với từng bài tốn cụ thể mà ta lựa chọn những phương pháp phù hợp nhất.

2.4.4 Kết quả tính tốn

Ngồi các thơng tin về kết quả, MCNP cịn đưa ra những thơng tin giúp cho người sử dụng biết về hoạt động của chương trình, làm sáng tỏ những vấn đề vật lý của bài tốn và sự thích ứng của phương pháp Monte Carlo. Nếu cĩ sai trong khi chạy, chương trình sẽ in ra chi tiết để người dùng biết khắc phục.

2.4.5 Cấu trúc một file input trong MCNP

Phần quan trọng để cĩ một chương trình MCNP chính là file input. Nĩ là một tập tin lưu thơng tin của một chương trình hồn chỉnh.

Trong file input này các thơng số như số hạt cần gieo, các thơng số chính xác của nguồn được khai báo, các thơng số về hàng chiếu xạ như kích thước và vật liệu. Qua các thơng số nhận được MCNP sử dụng thư viện số liệu hạt nhân và các quá trình tính tốn, gieo số ngẫu nhiên tuân theo quy luật phân bố, ghi lại sự kiện lịch sử phát ra từ nguồn cho đến hết thời gian sống của nĩ. Một file input cĩ dạng sau:

- Các thẻ ơ (Cell Cards)

- Dịng trống phân cách

- Các thẻ mặt (Surface Cards)

- Dịng trống phân cách

- Các thẻ dữ liệu ( data cards)

- Dịng trống kết thúc

Các dịng khơng được vượt quá 80 cột. Các thẻ ơ, mặt và dữ liệu phải được viết bắt đầu từ 1 trong 5 cột đầu tiên. Các dữ liệu đưa vào cách nhau ít nhất bởi một khoảng trống.

Các thẻ dữ liệu (data cards) gồm các loại sau:

 MODE

- Mode N chỉ tính tốn cho neutron

- Mode NP Tính neutron và photon tạo bởi neutron - Mode P Chỉ tính cho photon

- Mode E Chỉ tính cho electron

- Mode PE Tính cho photon và electron

- Mode NEP Tính cho neutron, electron và photon tạo bởi neutron

 Thẻ độ quan trọng (importance card ): Thẻ độ quan trong được ký hiệu bằng imp tiếp theo là dấu “ : ’’, tiếp đến là các chữ P hoặc N hoặc E, P. Cuối cùng là số quan trọng đối với hạt cần tính. Số quan trọng là các số 1,2,3… Mức độ quan trọng tăng khi số quan trọng tăng.

 Thẻ đưa ra kết quả (tally card )

MCNP đưa ra 7 mức tính tốn neutron, 6 mức tính cho photon và 4 mức tính cho electron. Bảng 2.5 Các thẻ đưa ra số liệu trong MCNP

Ký hiệu tính tốn Mơ tả

F1:N hoặc F1:P hoặc F1:E F2:N hoặc F2:P hoặc F2:E F4:N hoặc F4:P hoặc F4:E F5:N hoặc F5:P

F6:N hoặc F6:N, P hoặc F6:P F7:N

F8:N hoặc F8:P hoặc F8:E hoặc F8:P, E

Dịng phân tích trên bề mặt Thơng lượng mặt trung bình Thơng lượng ơ trung bình Thơng lượng điểm hay đầu dị Năng lượng để lại trung bình trong ơ Năng lượng mất mát trong phân hạch Phân bố tạo xung trong đầu dị, F8:E cho điện tích giải phĩng

 Thẻ vật liệu ( material card)

Thẻ vật liệu chứa số của vật liệu, tiếp theo là các số nhận dạng nguyên tố (xác định bằng số nguyên tử Z của nguyên tố theo sau đĩ là số khối A hoặc 3 số 0 nếu để mặc định) cùng với thành phần phần trăm của nguyên tố đĩ trong vật liệu.

Ví dụ khai báo vật liệu H chiếm 66,7% trong vật liệu ta ký hiệu 1 000 0.667

 Thẻ mơ tả nguồn: Thẻ nguồn SDEF mơ tả nguồn trong bài tốn. Các thơng số của thẻ nguồn: POS = x y z Vị trí nguồn

CELL = số Số của ơ quy định là nguồn trong mơ tả ơ ERG = năng lượng Năng lượng của nguồn

WGT = trọng số Trọng số của nguồn TME = thời gian Thời gian tính cho nguồn PAR = loại hạt phát ra n, np, n p e, p, p e, e

 Thẻ kết thúc tính tốn

Cĩ hai cách kết thúc: Kết thúc bằng cách đặt trước số lịch sử trong thẻ NPS, hoặc kết thúc bằng cách đặt thời gian (tính bằng phút ) đặt trước trong thẻ CTME.

2.4.6 Mơ tả hình học trong MCNP

Hình học trong bài tốn giải bằng MCNP được mơ tả trong khơng gian 3 chiều. MCNP cĩ một chương trình dựng sẵn để kiểm tra lỗi của dữ liệu đầu vào. Hơn nữa, khả năng vẽ hình học của MCNP cũng giúp người dùng kiểm tra các lỗi hình học. Khi mơ tả hình học người sử dụng phải định nghĩa các mặt (Surface), các ơ (Cell) được bao bởi các mặt và mơ tả vật liệu chứa trong các cell.

 Mơ tả mặt (Surfaces cards)

Surface card được xác định bằng cách cung cấp các hệ số của các phương trình mặt giải tích hay các thơng tin về các điểm đã biết trên mặt. MCNP cung cấp các dạng mặt cơ bản được mơ tả bởi các phương trình trong bảng 2.6

Bảng 2.6 Phương trình mơ tả các mặt cơ bản trong MCNP

Loại mặt

Mơ tả Kí

hiệu Phương trình Viết thẻ

Mặt phẳng

Tổng quát P

Ax+By+Cz-D=0

ABCD

Trực giao với OX PX x-D=0 D

Trực giao với OY PY y-D=0 D

Mặt cầu Tâm tại gốc O SO 2 2 2 2 0 x y z R  R Tổng quát S 2 2 2 2 (x x ) (y y ) (z z ) R 0 x y z R Tâm trên trục OX SX 2 2 2 2 (xx) y z R 0 x y z R Tâm trên trục OZ SZ 2 2 ( )2 2 0 x y  z z R  x y z R Mặt trụ Song song trục OX C/X 2 2 2 (y y ) (z z ) R 0 y z R

Song song trục OY C/Y

2 2 2 (x x ) (z z ) R 0 x z R Song song trục OZ C/Z 2 2 2 (x x ) (y y ) R 0 x y R Trên trục OX CX y2z2R20 R Trên trục OY CY 2 2 2 0 x z R  R Trên trục OZ CZ 2 2 2 0 x y R  R Mặt nĩn Song song trục OX K/X y y  2 z z 2 t x x  0 x y z 2 1 t 

Song song trục OY K/Y x x  2 z z 2 t y y  0

x y z 2 1 t  Song song trục OZ K/Z x x  2 y y 2 t z z  0 x y z 2 1 t  Trên trục OX KX y2z2 t x x  0 x t21 Trên trục OY KY x2z2 t y y  0 y t21 Trên trục OZ KZ x2y2 t z z  0 z

2 1t  t   dùng cho nĩn Elip soid Hyperboloid Paraboloid

Trục song song với

OX,OY, OZ SQ             2 2 2 2 2 2 2 0 A x x B y y C z z R D x x E y y F z z G               A B C D E F G x y z Trụ Nĩn Hyperboloid Paraboloid

Trục khơng song song với OX,OY hoặc OZ

GQ 2 2 2 2 2 2 0 Ax By Cz Dxy Eyz Fzx Gx Hy Jz K           A B C D E F G H J K

Các mặt biên được đặc trưng bởi: - Mặt phản xạ (reflection) - Mặt trong suốt (white)

Mỗi Surfaces Cards được định nghĩa như sau Cú pháp: j n a list

Trong đĩ:

j: số mặt 1 j99999, dấu “*” cho mặt phản xạ, dấu “+” cho mặt trong suốt. n: khơng cĩ hoặc số 0 là khơng chuyển trục tọa độ TR.

nếu n>0 số mặt bị chuyển trục cịn n<0 số mặt j lặp lại mặt n a: kí hiệu loại mặt

list: các hệ số nhập vào Mơ tả ơ: ( Cell Card )

Căn cứ trên hệ trục tọa độ khơng gian 3 chiều, MCNP lấy các mặt biên của một khối vật chất để mơ tả, được gọi là cell. Nĩ được hình thành bằng cách thực hiện các tốn tử giao (khơng gian), hợp (: ) và phần bù(#) các vùng khơng gian tạo bởi các mặt. Mỗi mặt chia khơng gian làm hai vùng với các giá trị dương và âm tương ứng. Theo quy ước dấu dương viết trước số hiệu của mặt (hoặc khơng cần viết) biểu hiện tất cả các phần bên phải hoặc bên trên của mặt, bên ngồi của mặt cong kín. Dấu âm biểu hiện tất cả các phần bên trái hoặc bên dưới của mặt hoặc bên trong của mặt cong kín.

Mỗi cell cĩ phần thể tích nhất định.

Cú pháp: j m d goem params Hoặc j like n but list Trong đĩ:

- j: chỉ số cell, với 1 j99999, nếu cell cĩ sự chuyển đổi TR thì 1 j999 - m: là số vật chất trong cell, số vật chất được thay bằng 0 để chỉ cell trống.

- d: là mật độ vật chất của cell (atom/ cm3 ) hoặc (g/ cm3 ). Mật độ vật chất chỉ số dương là tính bằng (atom/ cm3 ), mật độ vật chất chỉ số âm là tính bằng (g/ cm3), mật độ vật chất bằng 0 chỉ cell trống.

- geom: phần mơ tả hình học của cell, bao gồm chỉ số các mặt tùy theo vùng giới hạn ( thường là một dãy các mặt cĩ dấu (âm hoặc dương) kết hợp với nhau thơng qua các tốn tử giao, hợp , bù để tạo thành cell.

- params: các tham số tùy chọn: imp, u, trcl, lat, fill… - n: tên của một cell khác

- list: những thuộc tính cell n khác với cell j Ví dụ:

1 0 -1: cell số một là cell trống nằm bên cạnh mặt một (theo chiều âm)

2 1 -2.7 1 -2: cell số hai là cell làm bằng vật liệu 1 cĩ mật độ vật chất là 2.7 g/cm3 nằm bên cạnh mặt hai (theo chiều âm)

CHƯƠNG 3