3. Расчетная часть

Расчёт дозовых характеристик на поверхности генератора осуществлялся с помощью программы MCNP.

1. Описание программы mcnp

MCNP (Monte Carlo N-Particle Transport Code) – программа для моделирования протекания ядерных процессов с использованием методов Монте-Карло. Разработана в Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory) в США на языках программирования ANSI С и FORTRAN.

Базируясь на методе Монте-Карло, MCNP позволяет решить множество задач: с непрерывным спектром энергий, в 3D геометрии, с зависимостью от времени, задачи с различными комбинациями частиц (нейтрон/фотон/ электрон). Может использоваться в некоторых частных моделях переноса: только для нейтронов, только для фотонов, только для электронов, для комбинаций нейтрон-фотон, нейтрон-фотон-электрон, фотон-электрон или электрон-фотон. Энергия нейтронов лежит в диапазоне от 10−11 МэВ до 20 МэВ, энергия фотонов – от 1 кэВ до 1000 МэВ. Вычисление К_эфф для размножающих сред – еще одна из основных возможностей MCNP.

2. Метод Монте-Карло

Монте-Карло применяется для моделирования различных процессов, носящих статистических характер (например, взаимодействие нейтронов в среде). Метод крайне полезен при решении сложных задач, которые невозможно смоделировать программой, основанной на детерменистском методе. Для каждой частицы моделируются случайные события. Совокупность отдельных событий, носящих статистический характер, составляет полную картину происходящего процесса. По распределению вероятностей отдельных событий можно судить о процессе в целом. В общем случае, моделирование выполняется с помощью компьютера, так как количество разыгранных событий, необходимых для удовлетворительного описания процесса, крайне велико.

В задачах переноса частиц приемы Монте Карло наиболее близки к реальности. Суть метода заключается в отслеживании каждой частицы, покинувшей источник, от рождения до исчезновения (поглощения, утечки и т.д.). Разыгрывание событий основано на генерации случайных чисел. Используя данные переноса, можно определить место нахождения частицы на каждом этапе ее истории.

3. Построение геометрической модели

На рис.3.1. показана геометрическая расчетная модель генератора ГТ-2м, построенная в программе MCNP:

Рис.3.1. Геометрическая модель генератора ГТ-2м

Рассчитаем мощность экспозиционной дозы от поверхности защитного контейнера генератора ГТ-2м и на растоянии 1 метр от него в зависимости от активности материнского изотопа на колонке, и проведем нормирование результатов.

Подробно расчет.

Результаты расчета показаны в таблицах 3.1. – 3.3.

Таблица 3.1. Мощность дозы на 02.08.13

№	активность, ГБк	Мощность дозы с боку от защитного контейнера, мЗв/ч
		На поверхности	10см	20см	100см
1	11,669	0,355	0,118	0,051	0,003
2	17,225	0,523	0,175	0,076	0,005
3	22,941	0,697	0,233	0,101	0,007
4	31,99	0,972	0,324	0,140	0,010
5	54,931	1,669	0,557	0,241	0,017
6	53,343	1,621	0,541	0,234	0,016

Таблица 3.2. Мощность дозы на 09.08.13

№	активность, ГБк	Мощность дозы с боку от защитного контейнера, мЗв/ч
		На поверхности	10см	20см	100см
1	17,146	0,355	0,174	0,075	0,005
2	21,115	0,523	0,214	0,093	0,006
3	31,672	0,962	0,321	0,139	0,010
4	52,708	1,601	0,534	0,231	0,016
5	17,146	0,355	0,174	0,075	0,005

Таблица 3.3. Мощность дозы на 16.08.13

№	активность, ГБк	Мощность дозы с боку от защитного контейнера, мЗв/ч
		На поверхности	10см	20см	100см
1	11,431	0,355	0,116	0,050	0,004
2	17,066	0,523	0,173	0,075	0,005
3	22,941	0,697	0,233	0,101	0,007
4	32,307	0,981	0,327	0,142	0,010
5	53,343	1,621	0,541	0,234	0,016

Рис 5.1. Сечение расчётной модели генератора технеция

с защитой из вольфрама

5.2 заменив материал защиты на обедненный уран не меняя транспортного индекса, получим:

Рис 5.2. Сечение расчётной модели генератора технеция

с защитой из обеднённого (0.41 % по ⁵U) урана

5.3 сравнив полученные модели, получим:

Массогабаритные характеристики генератора в зависимости от материала защиты

Материал защиты	Свинец*	Вольфрам	Уран
Масса защиты, кг	10.26	8.37	4.49
Высота генератора, см	25.0	20.0	18.8
Диаметр основной защиты, см	11.4	7.6	6.2

^*Существующий генератор