РАСЧЁТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ПУЧКОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Ю.А. Кураченко Обнинский государственный технический университет атомной энергетики, - презентация

1 РАСЧЁТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ПУЧКОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Ю.А. Кураченко Обнинский государственный технический университет атомной энергетики, г. Обнинск июнь 2008, Троицк

2 2 3 КАСКАД MCNP Поверхность пересчета «КАСКАД MCNP» АЗАЗ Отражатель +защита Поверхность пересчета «MCNP КАСКАД» 1 КАСКАД, MCNP КС 1 Источник 3D 2 Транспорт 2D 3 Потребитель 3D, 2D

3 Активная зона (АЗ) и её окружение обычно имеют осевую симметрию (2D), поэтому расчёт сплошной защиты (вне блока вывода пучка) выполняется с помощью программы КАСКАД. Программа MCNP используется для расчёта 3D источника на поверхности сопряжения областей 1, 2.

4 Транспорт излучения в блоке вывода (и собственно в канале) осуществляется с помощью программы КАСКАД. В этих расчётах получается детальная информация о поле в канале, на его выходе и на внешней поверхности блока вывода. Характеристики пучка на выходе (в пределах апертуры) верифицируются с помощью расчётов по программе MCNP

5 На поверхности сопряжения областей 2, 3 осуществляется пересчёт решения, полученного с помощью программы КАСКАД, в источник для программы MCNP для дальнейших 3D расчётов в фантоме и медицинском боксе. С помощью программы КАСКАД выполняются верифицирующие расчёты внутри бокса, а также обеспечивается расчётное конструирование ловушки пучка, защитных стен и их покрытия, дверных устройств и т. д.

6 Алгоритм пересчёта «MCNP КАСКАД» использует оценку плотности тока: F1 – скалярный ток, а ΔS, Δµ и ΔE – «карманы» по поверхности, по косинусу полярного угла и по энергии соответственно, в которые «собираются» частицы (нейтроны и фотоны), пересекающие поверхность S

7 Связь скалярного тока с потоком : Преобразование результатов расчёта по MCNP в поверхностный источник для расчёта по программе КАСКАД: нормировка источника: дифференциальный по полярному и азимутальному углам источник в переднее полупространство. Именно такой структуры источник необходим для расчётов по программе КАСКАД.

8 Алгоритм пересчёта «КАСКАД MCNP» Любое регулярное угловое распределение может быть смоделировано степенной функцией косинуса угла изотропное (n = 0) распределение мононаправленное (n ) распределение

9 Степень косинуса угла ? Из решения, полученного по программе КАСКАД, вычисляется отношение «аксиальный ток-поток» для поверхности пересчёта Z source : оптимизационная задача поиска показателя распределения:

10 Ф tot, см -2 с -1 Ф epi /Ф tot, % Ф fast /Ф tot,% Ф therm /Ф tot,% E aver, МэВ КАСКАД 3.67· MCNP(«поток в ячейке») 4.74· MCNP(«поток в детекторе») 4.15· ГК-1 ВВРц: выход канала 360 см от центра АЗ

11

12 Методика пересчёта «КАСКАД MCNP» эффективно применена для оценки эквивалентных доз при сеансах нейтронной терапии на действующих и проектируемых пучках По программе MCNP с источником, взятым из результатов расчёта по программе КАСКАД, получались характеристики полей нейтронов и гамма- излучения в антропоморфном фантоме, модель которого была специально разработана для этих расчётов.

13 MgF 2 AlF 3 LiF PbF 2 Pb 15 см Pb 10 см 238 U CH 2 B 40 см 238 U, 22 см CH 2 B, 13 см База 87.5 см Отражател ь АЗ Аксиальное сечение одного из вариантов блока вывода пучка для реактора «МАРС»

14 Стал ь Основная защита 20 Шибер1 Pb+Сталь 100 Шибер2 Pb+Сталь Шибер3 Pb+Сталь Борир. тяжёлый бетон 26 Pb 37 Борир. полиэтилен B4CB4C Pb Борир. сталь Радиальное сечение расчётной модели блока вывода пучка (ТВР-50)

15

16 БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕ