TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT CỦA DETECTOR ĐO NEUTRON BONNER SPHERE BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MCNP5 (Khóa luận tốt nghiệp)

1210242

GIÁO VIÊN H


L IC

Trong quá trình th c hi n khóa lu n
các th y cô, b n bè
il ic
TS. Tr nh Th
lu n này.
Em xin c

cs

to l n t
n

ng d n và giúp em hoàn thành khóa

ng ch m khóa lu

c, phát hi n

sai sót và có nh ng góp ý quý giá giúp khóa lu n hoàn thành t

và truy

y cô trong khoa K Thu t H

t ki n th c cho em trong su t th i gian h c t p t

n tình d y d
ih

L t.
Con c

và Ch

ng viên con.

ng, tháng 12

2016

MAI NGUY N TR NG NHÂN

i


L
Em

li u và k t qu nghiên c u trong khóa lu n này là trung

th c và do chính em tính toán. Các thông tin trích d n trong khóa lu n
rõ ngu n g
c phép công b .

c ch

Sinh viên th c hi n

Mai Nguy n Tr ng Nhân

ii


M CL C
............................................................................................................1

L IC

..................................................................................................... ii

L

VI T T T ........................................... vi

DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH

DANH M C CÁC B NG ..................................................................................... vii
DANH M C CÁC HÌNH V
M

TH ........................................................ viii

U ....................................................................................................................1
N T NG QUAN ........................................................................3

............................................3

1.1 T ng quan v
1.1.1 Ph n ng h p th neutron (n, h

n) ................................................3

1.1.2 Ph n ng kích ho t neutron.........................................................................3
1.1.3 Ph n ng tán x neutron (proton gi t lùi)....................................................4
1.2 Các h
1.2.1

............................................................................................5
m t l ..............................................................................................5

1.2.2 Detector nh p nháy......................................................................................7
1.2.3 Detector neutron bán d n ............................................................................8
1.2.4 Detector neutron t nuôi..............................................................................9
1.3 C u t o và nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS và BSE ..........................10
1.3.1 C u t o và nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS ......................................10
1.3.2 C u t o và nguyên lý ghi nh n neutron c a BSE......................................12
...................................................................13

1.4. Gi i thi

1.4.1 L ch s phát tri n và công d ng c a MCNP .............................................13
1.4.2 F

...........................................................14

1.4.3 Tally trong MCNP.....................................................................................15
N TÍNH TOÁN ........................................................................17
2.1 Mô t các thông s c a ph k

c mô ph ng ..........................................17
iii


2.1.1 Thông s hình h c c a ph k ...................................................................17
2.1.2 Thông s v t li u c a ph k .....................................................................17
c dùng trong mô ph ng ........18

2.2 Mô t các thông s c a ngu

2.3 L p file input cho ph n m m MCNP...........................................................19
2.3.1 Gi

.......................................................................................19

2.3.2 Tally F4 và FM..........................................................................................20
2.4 Ti n hành ch y mô ph ng MCNP v i các ngu
ng
t
n 150 MeV ..............................................................................................21
i v i BSS...............................................................................................21
i v i BSE ..............................................................................................21
2.5 Tính toán hi u su t ........................................................................................22
T QU VÀ TH O LU N.........................................................23
3.1 Ph k BSS......................................................................................................23
3.1.1 Hi u su t c a detector tr n ........................................................................23

3.1.2 Hi u su t c a BSS và

ng c

ng neutron t i..........................23

3.2 Ph k BSE .....................................................................................................26
3.2.1

ng c a thành ph n kim lo i lên hi u su t c a BSE .....................26

3.2.1.1 Ph k BSE 5 in và BSE 8 in..............................................................26
3.2.1.2 Ph k BSE 7 in và BSE 12 in............................................................27
3.2.2

ng c a b dày l p kim lo i lên hi u su t c a BSE ......................28

3.2.2.1.

ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE 5 in..................28

3.2.2.2.

ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE 7 in..................29

3.2.2.4.

ng c a b dày l p kim lo i lên ph k BSE 12 in................31

K T LU N ..............................................................................................................33

KI N NGH .............................................................................................................34
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................35
PH L C .................................................................................................................37

iv


Ph l c A...............................................................................................................37
Ph l c B...............................................................................................................43

v


DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH

VI T T T

Các ký hi u
A: s kh i h t nhân
g: gamma
N: m
h t nhân (nguyên t /barn.cm)
n: neutron
t: th i gian
V: th tích tinh th Li-glass
p b i tr

ng t i c a neutron

Các ch vi t t t

bin: kho ng
ng
BSE: ph k Boner Sphere Extended
BSS: ph k Bonner Sphere
quan tr ng
Li-glass: Lithium glass
MCNP: Monte Carlo N-Particle.
R: Relative error (Sai s
i)

vi


DANH M C CÁC B NG
B ng 1. Ký hi u c a các Tally và lo i h
B ng 2. Giá tr c
B ng 3. Các kho

c áp d ng..........................................16
ng .............................................................16

ng (bin) c

c dùng trong mô ph ng......19

vii


DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 1.

TH

m 3He ..................................................................................................5

Hình 2. Detector nh

......................................................................8

Hình 3. Detector bán d
Hình 4. Detector bán d n ph

..........................................................................8
6-

............................................................9

Hình 5. Detector neutron t nuôi. ...............................................................................9
Hình 6. C u t o c a BSS ch

ng. ..........................................................................10

Hình 7. C u t o c a BSS th

ng............................................................................10

Hình 8. Ti t di n ph n ng c a 6Li v i neutron........................................................11
Hình 9. Các qu c
ng tr b c)
trong ph k BSS................................................................................................12

Hình 10. C u hình c a BSE ......................................................................................12
Hình 11. Thông s hình h c c
Hình 12. Các ph k

c mô ph ng .......................................17
c dùng trong mô ph ng. ( nh không theo t l ) .......18

Hình 13. V trí c a tr c detector trong mô ph ng BSS.............................................21
Hình 14. Hi u su t c a detector tr n.........................................................................23
Hình 15. Hi u su t c a BSS......................................................................................24
Hình 16. V trí tâm tinh th Li-glass ng v

0

0

. ...................................25

Hình 17. Hi u su t c a BSS 5in sau khi hi u ch nh v trí tâm
qu c u polyethylene. .........................................................................................26
Hình 18. Hi u su t c a BSE 5in và BSE 8in ............................................................27
Hình 19. Hi u su t c a BSE 7in và BSE 12in ..........................................................28
Hình 20.

ng c a b dày kim lo i lên BSE 5 in............................................29

Hình 21.

ng c a b dày kim lo i lên BSE 7 in............................................30

Hình 22.

ng c a b dày kim lo i lên BSE 8 in............................................31

Hình 23.

ng c a b dày kim lo i lên BSE 12 in..........................................32

viii


M

U

Trong các nghiên c u và ng d

n neutron, vi

nh ph

neutron là h t s c c n thi t vì tùy theo các m
ng khác nhau, neutron s
i v t ch t theo các ph n ng khác nhau. Có nhi u lo
tector ch a khí, detector nh p nháy. Tuy nhiên, các detector này
ch nh y v
kh

ng nh
n c a các detector này gi

ng l n,
t di n ph n ng v i neutron

gi m. Ph k Bonner Sphere (BSS) giúp gi i quy t v
phát tri n b i Bramblett, Ewing và Bonner vào nh
(Texas, M ). B ng cách s d ng các h làm ch
b
k Bonner Sphere có th
ng tr i dài t c

này. Ph k

c
i h c Rice
c khác nhau

n vài MeV.

iv
c dùng trong x tr
ng neutron có
th
t 25MeV. Neutron t o thành t các máy gia t
ng cao có
ng tr i dài trên m t kho ng r ng, giá tr c
i có th
n 80 ho c
th
ghi nh

ng trên ch c MeV, ph k
cs d
c c i ti n t
ph k
c nghiên c
u tiên t i vi n k thu t và khoa h c
qu c gia Physikalischc). (Bonner Sphere: Wikipedia
online encyclopedia 2016, p.1)
Các lo i ph k này ch y
m s neutron và thông tin v
ng c
x
c ph neutron, các
ph k
c ch t làm ch
c s d ng. Trong cùng m t th i
c khác nhau s cho s
m khác nhau. B ng cách
m, các ph k
t ng h p các s
ng c a t ng ph k , thông s ph neutron s
nh b
i cu n (unfolding). Tuy nhiên, giá tr
ng c a ph k ch y u ph v c cho vi c tính toán ch
c kh
nh hi u su t ghi là h t s c c n thi t.
a,
c s d ng trong nhi u công trình khoa h c và có
th
c tham kh o trong nghiên c u c a Mazrou và ctg. (2010), Burgett (2008) và

Vylet (2002). Tuy nhiên, c u hình c a các ph k trong t ng nghiên c
i v i ph k BSS, góc h p b i tr
ng t i c a chùm neutron
0
0
trong t ng nghiên c u có th b ng 0 ho c 90 . Trong nghiên c u c a Burgett, BSE
1


dùng detector LiI(Eu) và l p kim lo i dày 1 in
c làm b ng ng, chì ho c
vonfram. Các BSE s d ng t i Trung tâm Máy gia t c tuy n tính (SLAC)- Stanford,
m t khác, s d ng detector 3He và l p kim lo i ch làm b ng chì dày 1cm (Vylet
2002). Giá tr c a b dày l p kim lo
c l a ch n b i m i tác gi mà không
có l i gi i thích h p lý nào.
t ra nh

nh hi u su t ghi c a ph k

neutron Bonner Sphere và Bonner Sphere Extended. M t vài y u t có th
n hi u su t ghi
c nghiên c u trong khóa lu n này, bao g m
ng t i c a chùm neutron
i v i BSS) và
b dày l p kim lo
i v i BSE).
T i Vi
s g p nhi

ng c a thành ph

bi
ph n m m mô ph ng Monte Carlo
i là p
th

ng
ng
ng v và

c th c nghi m
c s d ng.
nh

ng cách bi u di n nghi m c
i d ng
các tham s c a m
t và s d ng dãy s ng
xây d ng
m
ng th ng kê c a các tham s . Nói cách
p nh ng l i gi i g
b ng cách th c hi n các thí nghi m l y m u th ng kê s d ng s ng u nhiên. Monte
Carlo là công c h tr r t m
ch
ck t
qu
tin c y cao, s l n l y m u ng u nhiên ph
l n (ch ng h

ngàn l
c th c hi n v i s tr giúp c a máy tính.
Ph n m
i dùng mô ph ng các thí nghi m, các h
chính xác cao mà không c n ti
c th c nghi m
a, mô ph ng trên
máy tính là m
c nhi u s quan tâm.

2


N T NG QUAN

1.1 T ng quan v
S
a neutron v i v t ch t ch y
i h t nhân
nguyên t . Khi neutron va ch m v i h
ng x y ra các quá trình tán x
h i, tán x

i và ph n ng h t nhân. T t c

u

là neutron nhanh. Các neutron nhanh m
ng khi va ch
i v i các

h
ng tr thành neutron nhi t ho c trên nhi t và cu i cùng b h p th
ng. Neutron là h
th c hi n gián ti p d a trên các ph n

n nên vi c ghi nh
c
ng h t nhân gi a neutron v i v t li u

detector. Các s n ph m t o thành ch ng h
ghi nh n.

c detector

Các v t li u có ti t di n h p th
c s d ng, bao g m helium3, lithium-6, boron-10, và uranium-235. Khi h p th neutron, ph n ng h t nhân
x y ra và t o ra các h
n, các h
n này có kh
tr c ti
ch
n.
1.1.
Các h t nhân h p th neutron và tr thành các h t nhân phóng x , các h t s n
ph m này phát ra các tia beta ho
ng neutron s
c tính t
ho
c a các h t nhân s n ph m. Các h
c dùng là các h t

nhân có ti t di
i neutron l
c bi t là v i chùm neutron có d i
ng h p. M t s v t li
c s d ng: indium, vàng, rhodium,
s
.
Gi s

c kích ho t b

ng

c t o thành t ph n ng h p th

E

.S h t

c tính (eg. Ph m 2016, slide

18):

N sp

N0 ( X )

1 e
E

E

V i

3

tirr

(1)


N0(X): S h

u.

Nsp s h

c t o thành do ph n ng kích ho t neutron.

là ti t di n b t neutron ph thu

ng c a h t nhân A

là h ng s phân rã c a h t nhân s n ph m
tirr là th i gian chi u neutron.
td là th i gian rã
S

c kích ho t

b ng:

C

N0 ( X )

E

E

1 e
(

tirr

) e

td

tm

(1 e

(2)

)

tm là th
là hi u su t ghi c a detector
là t s phân nhánh phát gamma

T

ng neutron

c tính

C
E

N0 ( X )

E

1 e
(

tirr

) e

td

(1 e

tm

(3)

)

C
c ghi nh n b
Neutron va ch m v i h t nhân nguyên t trong detector và truy n m t ph
t nhân này.
Sau va ch

ng c a h t nhân gi t lùi b ng (Lamarsh & Baratta)

EA
V i

En cos 2

(4)

i

4A
, A là s kh i h t nhân gi t lùi. En
( A 1) 2

là góc tán x so v

nhân có kh

ng

a neutron trong t

ng neutron.

phòng thí nghi m.

ng truy n cho h t nhân trong m i l n va ch m càng l n khi h t
ng x p x kh
t li u ch a hydro
N u h t nhân gi t lùi là proton thì
4

s


nh n các giá tr t 00 n 900
ng c a neutron s
c tính d a trên EA.
m có kèm theo m t l p Cadmium
h p th nh ng neutron nhi t, lo i b
nh ng xung gi t lùi c a deutron trong ph n ng b t neutron nhi t c a hydro.
1.2 Các h

Các nguyên t

3

He, 6Li, 10B, 235U

c dùng trong

mt l

vì các h t nhân này có ti t di n ph n ng v i neutron nhi t r t l n. Các
m
này ch y
m s neutron ch
ng. Boron dùng trong
các detector ph
80% 11B).

c làm giàu

n 96% 10B (boron t nhiên bao g m 20% 10B và

m 3He
3

He là m
ng v c a Heli, 3He h p th neutron và t o ra ion 1H và ion 3H.
Detector này kém nh y v i tia gamma nên r t h u d
3

n

He

3

H

1

H

0.764 MeV

3

detector
v i

3

u, detector
c ch t o d ng
c c i ti ng thành bu ng ion hóa hình c

m t l hình tr , bu ng ion hóa hình c
ng c a neutron t i, và nh
c nh
neutron trong các kênh c a lò ph n ng.

Tuy nhiên, ngu n cung c p 3He khá h n ch
ct
ho c s n ph m c a lò ph n
ch t
c nh .

Hình 1.

m t l hình tr
c nh . Khác

nh y không ph thu c
c s d ng trong

n ph m ph c a quá
t nhân
ng 3He tao ra ch

m 3He (eg.Mason 2016, slide 4)
5


m lót boron (Knoll 2000)
Ph n ng x y ra khi boron h p thu neutron nhi t
10

Thành

B

nth

7

Li

2.31 MeV

c ph m t l p ch t ch a

10

B. Các s n ph m sinh ra khi

boron h p th neutron s bay v
i di
l ngh ch v i kh
ng h
b ng 0,8 MeV.
detector này, ph n ng h t nhân x y ra
detector nên ch m t trong hai h t s n ph
và gây ion hóa.

a chúng s t
ng h t 7Li
sát m t trong c a

a khí c a

Trên th c t , nh ng h t t ph n ng (n,
m t mát m t ph

mt l

c t o ra nh ng l p boron sâu
ng di chuy n t l p lót boron

c vùng ch a khí c a detector. H
ra
sâu khác nhau ho
ng khác nhau s

xung khác nhau (broadening)
detector s bi
i trong m t d i khá r ng.

c sinh
u trong

m BF3 (Knoll 2000)
B n thân boron không ph i là ch t khí nên lo i detector này s d ng boron
trifluoride (BF3) ho c B(CH3)3, là hai ch t d ng khí. So v i
m lót boron,
m BF3 có nhi
m. Trong detector mà 10
d ng khí,
s n ph m c a ph n ng s
c t
ng khí làm vi c.
Th
ng h p khi ph n ng x y ra g n thành
m, n
t
h
c Li) b h p thu b i thành
a thì h t còn l
gây nên
hi u
m
có th ghi nh n. Xung tín hi u ghi nh n không b tr i
a
m lót boron.

m có hi u su t ghi neutron nhi t r t cao (~ 90% khi En = 0.025 eV).
ng c
u su t ghi càng th p (~3% khi En ~100
eV)
Bu ng phân chia (Nguy n 2013)
Có c u t
c
ph m
ng v phân h
i neutron, ph n ng phân h ch x y ra,
m t m nh phân h ch s bay v phía tâm bu ng
c ghi nh n. M nh còn l i m t
ng và d ng l i trong l p v t li u phân h ch ho c thành bu ng.

6


N
t, thành bu
1MeV tr lên, 238U hay 232Th
c s d ng.

c ph

235

m proton gi t lùi (Nguy n 2013)
c s d
ng là h p ch t ch hydro ch ng h
th

h

khí trong
u su t c a lo
u dò này th p.

m neutron nhanh. Khí trong
Z
i th p so v i ch t nh p nháy

Trong quá trình va ch m, proton có th nh n b t k
ng nào t không
ng c
ic
nh m i quan h gi a ph
ng neutron t i và phân b

ng proton sau va ch m là ph c t p.

Detector nh
Detector này ch a 6Li. 6Li có ti t di n b t neutron nhi t r t cao, ph n ng
3
x
n detector là 6
T. Ph n ng h p thu neutron c a 6Li x y
ra m
ng do ph n ng sinh ra l
so v
ng
10

h p B.

Li 6 n

He4 T 3 4.8 MeV

H
c t o thành s
i matrix tinh th và làm
b t ra các electron. Các electron này s
i các nguyên t khác trong
m ng tinh th và làm cho các nguyên t này nh y lên tr ng thái kích thích. Khi
chuy n v các m c kích thích th
ng
c sóng nh , n m ngoài vùng ánh sáng kh ki n. Trong
detector nh p nháy, ng nhân quang ch nh y v i vùng ánh sáng kh ki n và vùng
g n t ngo i nên m t s t p ch
c pha thêm vào m
gi i quy t v n
này. (Gardiner 2012)
Ion Ce3+
c pha vào tinh th
u dò v
ng r t nh
3+
t v t). Khi tr v tr
n, các ion Ce
c sóng
390 nm - 600 nm, phù h p v i ng nhân quang. Ngoài ra, tinh th
c ch t o

v
tinh khi t cao nh m h n ch phông n n gây ra b i các t p ch t l n trong tinh
th
ng ho
alpha c a tinh th Liti ph i nh
100g)

7


Hình 2. Detector nh
Detector nh p nháy h

:

Detector này có c u t
detector nh
nháy là h p ch t ch
ng t
n 200MeV. Detector nh p nháy h
hydro trong ch t nh p nháy cao. Neutron m

t nh p
u su t cao vì m t
ng nhanh và d
c ghi

nh n.
(eg. Manson 2016, slide 11)
Khi m

i t p ch t trong ch t bán d n, kho ng 1,500,000
l tr
c t o thành. Tín hi
ct
l
h
ghi nh n mà không c n s d ng b ti n khu
i. Tuy nhiên, các detector bán d n
tiêu chu n không ch
ng ch t h p th neutron nên kh
n
neutron r t th p.

Hình 3. Detector bán d

n 2016, slide 11)

8


i neutron, m t ngoài c a ch t bán d
c tráng m t
4
l p m ng 6Li ho c 10B. Các h t t
ct
He hay 3H s ti p t c
i ch t bán d
t o tín hi u. Tuy nhiên, quãng ch y c a các h t s n
ph m sinh ra t ph n ng h p th neutron r t th

các h
n không
c detector nên hi u su t c a lo i detector này th p.

Hình 4. Detector bán d n ph

6-

ng neutron l n, ch ng h
ph n ng h t nhân. Detector neutron t nuôi không c n s d ng ngu n nuôi bên
ngoài. C u t o c a m t detector neutron t
c mô t

Hình 5. Detector neutron t nuôi. (Research gate: online research databases)
ng có c u t
ng tr c. V t d n trung tâm là c c phát emitter
và là v t li u phát tín hi u. V t d
i emitter
b ng m t l p v t li
c làm b ng h p kim
Inconel b c l y l
n và emitter. Khi b c x b n phá, emitter phát ra các h t
l
i emitter v i
collector qua m
n tr , dòng ch
n tr t l v
(Nguy
9

1.3 C u t o và nguyên lý ghi nh n neutron c a BSS và BSE

Ph k BSS ch

ng bao g m m

ng h

detector ch a khí (3He) ho c detector nh p nháy (6Li)
ch t làm ch m neutron b c bên ngoài detector.

c trình bày

m c 1.2, và

Trong BSS, ch t làm ch
ng là các v t li u ch
polyethylene vì trong m i va ch m, neutron m t nhi
ng nh t n u h t
nhân bia có kh

ng x p x kh
ng neutron. Ngoài ra, các h t nhân carbon
m neutron r t hi u qu . (Cruzate 2007)

Hình 6. C u t o c a BSS ch

ng. (Begdoni, 2010)

Ch t làm ch m neutron b
ng có d ng hình c
ng neutron t
ng kính vùng làm ch m càng l n
không quá 18 in.

ng

Ngoài ra, BSS còn có m t d ng bi n th khác hay còn g i là BSS th
ng,
c thay th b ng m
ng neutron s
p qua ho
c a lá dò khi nó b kích ho t do các
ph n ng h p th neutron.

Hình 7. C u t o c a BSS th

10

ng. (Bedgoni, 2010)


Tuy nhiên, các neutron
tr

ng

c lá dò s

ng khác nhau, giá

ph thu c vào En. Ti t di n ph n ng

s là m t hàm c a

E

ng nên các ph n ng x y ra s ph c t
neutron

c trình bày

ph n ng P

E

E

ph n 1.2.2. Tuy
c

ph n ng P s

P

,

E

C
E

l i thành m t n

detector gamma v n có d

E

1 e

tirr

e

ph n ng P này

th i gian

E

ng, t c

c tính:

N0 ( X )
T

i v i BSS th

là s h ng c n tìm nên có th d n

duy nh t. Công th c tính s
T

ng h p chùm

(5)
td

(1 e

tm

)

neutron b h p th b i lá dò trên m t
m

c

BSS ch

ng.

Khi không có ch t làm ch m bên bên ngoài detector ho c các lá dò, các
detector
ho c lá dò ch nh y v
ng nh
nh.

Ch ng h n, i v i 6Li, ti t di n ph n ng v i neutron tuân theo quy lu
mô t
Hình 8 (Evaluated Nuclear Data File: online cross section library 2016,
p.1). V i neutron nhi t, ti t di n ph n ng l n, x p x
ng
neutron vào kho ng 0.4eV, ti t di n ph n ng gi
i v i
ng trên 40keV, ti t di n ph n ng g
ng c
u su t ghi gi m.

Hình 8. Ti t di n ph n ng c a 6Li v i neutron.
11


ph

B ng cách s d ng ch t làm ch m b c bên ngoài, các neutron s m t m t
m v i h t nhân môi
ng làm ch m. Khi các
c detector ho c lá dò
ng c a chúng gi
các m
ng này r t l

ti t di n ph n ng

ghi nh n d dàng. BSS có th

các neutron v i m

và
c

ng tr i dài.

Hình 9. Các qu c

ng tr b c) trong
ph k BSS. (Begdogni 2006)

kính

c qu c
dày ch t làm ch
t quá 18 in, hi u su t c a
BSS gi m m
do s rò r
a, qu c u polyethylene
ng kính 18cm n ng g n 50kg nên r t c ng k n và khó s d ng.
iv i
ng l n trên ch
c u polyethylene, m t l p kim lo i n
ho c l ng vào trong qu c u polyethylene.

Hình 10. C u hình c a BSE (Burget 2008)
12

c b c bên ngoài

m

ng cao, v t li u có s Z l n có ti t di n ph n ng (n,xn) cao.
i neutron, các h t nhân kim lo i này sinh ra thêm neutron qua các

ph n ng (n,2n), (n,3n).
p kim lo i ho
neutron, bù l i s thi u h t neutron do rò r

t ngu n nhân
k Bonner Sphere

Extended (BSE). (Burget 2008)
Ví d v ph n ng sinh neutron:

1.4. Gi i thi

Monte Carlo N-Particle (MCNP) là m t ph n m

mô ph ng các quá

trình h
i v i các h t photon, neutron và electron, proton, muyon.... MCNP
c phát tri n t i Phòng thí nghi m Qu c gia Los Alamos-M t
qua nhi u c i ti n và tr thành m t công c m
v c h t nhân. Ph n m
c s d ng ch y u cho mô ph ng các quá trình h t
nhân, ch ng h
n neutron, photon và

electron. MCNP là công c r t h u hi u trong các ng d
nb cx ,
tính toán li u, ch p X quang, v t lý y khoa, thi t k tính toán t i h n lò ph n
(Monte Carlo N-Particle Transport Code: wiki encyclopedia
mô ph ng MCNP có nhi u phiên b
mô ph ng ba lo i h t: neutron (10-11
n 20MeV cho t t c
ng v
d li
n 150MeV cho
m t s
ng v
n 1GeV).
c dùng r ng rãi trong tính toán che ch n, ch p nh b ng b c x , x tr ,
tính li
tính toán t i h n keff cho h phân
h ch.

chuy n h
Thu

n m m mô ph ng Monte Carlo, MCNPX có th tính toán v n
t c các lo i h
).
c tích h
tính toán v n chuy n các h
ng cao
t l n nh t gi
nc a
cm r

c tích h p s n vào
ng v i tính toán các m
ng. MCNPX

13


ch y
v i neutrino, s t

nghiên c u v n chuy n h t trong plasma, thi t k thí nghi m
ng v phóng x b ng chùm h t gia t c, v t lý y khoa (x

tr b ng neutron, proton), tính li u và ghi nh
phông b c x
, che ch n b c x

Ph n input file c

ng cao, nghiên c u

c mô t

2011)
và thông tin v input file (tùy ch n)
Cell Cards
<N i dung khai báo>
<m t dòng tr ng b t bu c>
Surface Cards
<N i dung khai báo>

<m t dòng tr ng b t bu c>
Data Cards
<N i dung khai báo>
Mô t hình h
c khai báo thông qua Cell cards và Surface
Cards. Surface card
t hình h
c dùng trong mô ph ng,
ch ng h n m t ph ng, m t c u, m t tr . Cell cards
c hình thành b i các m
c khai báo ph n Surface cards.
M
v t ch t t
c khai báo m c này. Data cards
báo thông s v t li u, d li u h t nhân, lo i h
c s d ng trong mô ph
Hình h c c a MCNP th hi n là hình h c có c u hình 3 chi u tu ý. MCNP
x lí các hình h c trong h to
Descartes. MCNP có m t
ng s n
ki m tra l i c a d li
hình h c c a MCNP
i dùng ki m tra các l i hình h c. S d ng các m
c xác
nh trên các Cell card và Surface card, MCNP theo dõi s chuy
ng c a các
h t qua các hình h c, tính toán các ch giao nhau c a các qu
o v t v i các m t
biên và tìm kho
nh t c a các ch giao. N u kho ng cách t i l n

va ch m k ti p l
ng cách nh nh t, h t s r i kh

14


t
m
c trên b m t, MCNP s
b ng cách ki m tra giá tr c
m giao (âm ho

nh cell ti p theo mà h t s vào
iv im im
c li t

kê trong cell. D a vào k t qu
t c quá trình v n chuy n.

phía bên kia và ti p

Ngoài vi c s d ng các b ng d li u có s
i dùng còn có
th s d ng các d li
c tái t o t các d li u g c bên ngoài thông qua m t
i ch ng h
trong MCNP b i chính b

li u m
i dùng. Có t t c 9 lo i d li u h t nhân trong

MCNP (X-5 Team 2003):
ng liên t c
n ng r i r c
ng liên t c
ng liên t c
Các ti t di

tính li u cho neutron
t
p neutron/photon

Các d li u h
m c material card trong data card.
K t qu khi ch y mô ph ng s
cùng m
c ch a file input.

n khai báo

c ghi l

ti u

c t o trong

1.4.3 Tally trong MCNP (Shultis & Faw 2011):
Trong MCNP có nhi u lo
th c hi
ng h

ng h
l
chu n hoá trên m t h t phát ra, ngo i tr m
ng h
Các lo
c tòm t t trong b ng sau:

15

i s d ng có th
n dòng h t,
c
i v i ngu n t i h n.