Transport ionizujícího záření a metoda Monte Carlo

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření

Anotace:

Úvod do principů metody Monte Carlo a jejího použití pro simulaci transportu záření, vybrané pojmy z teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky. Fyzikální modely interakce různých druhů záření a jejich využití pro stochastický postup modelování jejich transportu látkou. Koncepty popisu modelů, geometrické uspořádání modelu, zdrojový člen, metody skórování a stanovení modelovaných veličin a parametrů. Statistické vyhodnocení spolehlivosti výsledků modelování, metody redukce variance, programové kódy a nástroje pro modelování transportu záření, program MCNP, jeho možnosti a použití. Postupy praktického použití programu pro typické úlohy z oblasti dozimetrie, aplikací ionizujícího záření, detekce a detekčních systémů, radiační ochrany a lékařských aplikací.

Požadavky:

Základní kurzy matematiky, statistiky a fyziky záření.

Základní znalosti programování a práce s počítačem.

Výhodou je kurz 18MOCA Metoda Monte Carlo.

Osnova přednášek:

1. Úvod, základy teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky, náhodná čísla

2. Fyzikální principy modelování transportu záření, databáze účinných průřezů

3. Metoda Monte Carlo, principy stochastických metod

4. Metody geometrického popisu a materiálového složení modelu

5. Simulace transportu nepřímo ionizujícího záření látkou (fotony, neutrony)

6. Transport nabitých částic, mnohonásobný rozptyl elektronů a metoda kondenzovaných historií

7. Statistické vyhodnocení spolehlivosti výsledků modelování (hodnocení přesnosti/správnosti výsledků)

8. Programy a programové nástroje pro modelování transportu záření, program MCNP

9. Metody popisu zdrojů, implementace v MCNP

10. Tallies, metody skórování, stanovení modelovaných veličin a parametrů

11. Metody redukce variance

12. Základy práce s programem MCNP, ukázky řešení v alternativním programu Fluka

13. Cvičení - aplikace metody Monte Carlo na typické úlohy z oblasti dozimetrie, aplikací ionizujícího záření, detekce a detekčních systémů, radiační ochrany a lékařských aplikací

Osnova cvičení:

1. Základy práce s programem MCNP

2. Postupy při přípravě modelu (geometrický a materiálový popis, zdroj, tally, parametry modelu)

3. Model odezvy detektoru, interpretace výsledků a chyb, statistické vyhodnocení

4. Výpočet kalibračního faktoru

5. Metody stanovení dozimetrických veličin, stanovení dávky

6. Aplikace metod redukce variance

7. Výpočty stínění, lékařské svazky, prostorové distribuce simulovaných veličin (pokročilé typy tally)

8. Využití opakovaných a mřížových struktur v popisu složitějších geometrických uspořádání

Cíle studia:

Znalosti:

Osvojení základních teoretických a praktických znalostí o metodě Monte Carlo a možnostech jejího využití v oblasti simulace transportu záření.

Schopnosti:

Ovládání základních programových nástrojů, příprava jednoduchých modelů pro praktické využití v oblastech dozimetrie, detektorů, spektrometrie, stínění a radiační ochrany a lékařských aplikací.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Lux, I., Koblinger, L.: Monte Carlo Particle Transport Methods- Neutron and Proton Calculations, ISBN 0-8493-6074-9, CRC Press, 1991.

Doporučená literatura:

[2] Use of MCNP in Radiation Protection and Dosimetry, Edited by Gualdrini, G., Casalini, L., ENEA, ISBN 88-8286-000-1, Bologna - Italy, May 13-16 1996.

[3] MCNP 5/6/X manuály

Studijní pomůcky:

počítačová učebna, SW programy a nástroje pro přípravu modelů a simulaci transportu záření

Poznámka:

Další informace:

behounek.fjfi.cvut.cz/

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Matematické inženýrství - Matematické modelování (volitelný předmět)
• BS Matematické inženýrství - Matematická fyzika (volitelný předmět)
• BS Matematické inženýrství - Aplikované matematicko-stochastické metody (volitelný předmět)
• BS Informatická fyzika (volitelný předmět)
• BS Aplikace softwarového inženýrství (volitelný předmět)
• BS Aplikovaná informatika (volitelný předmět)
• BS jaderné inženýrství B (volitelný předmět)
• BS Jaderné inženýrství C (volitelný předmět)
• BS Dozimetrie a aplikace ionizujícího záření (volitelný předmět)
• BS Experimentální jaderná a částicová fyzika (volitelný předmět)
• BS Inženýrství pevných látek (volitelný předmět)
• BS Diagnostika materiálů (volitelný předmět)
• BS Fyzika a technika termojaderné fúze (volitelný předmět)
• BS Fyzikální elektronika (volitelný předmět)
• BS Jaderná chemie (volitelný předmět)