Transcript 多種多様な線源の設定方法A

PHITS
Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System
PHITS 応用実習４：
多種多様な線源の設定方法A
2015年8月改訂
Title
1
本実習の目標
様々な種類の線源を考慮した粒子輸送
シミュレーションを実行できるようになる。
連続的なエネルギー分布をもつ線源
2箇所に60Co線源を配置したシミュレーション
Purpose
2
sourceA.inpの確認
基本計算条件
入射粒子： 150MeV陽子（半径1.0cmのペンシルビーム）
体系： 円柱状の水（半径10cm, 厚さ20cm）と真空のみ
タリー： [t-track]によるフルエンス空間分布
[t-cross]による水領域へ入射する陽子のエネル
ギー分布
Water
150MeV
陽子
計算体系
track_xz.eps
Check Input File
cross_eng.eps
3
実習内容
1. エネルギー分布をもつ線源
A) 連続的なエネルギー分布
B) 離散的なエネルギー分布
2. マルチソースの設定
3. まとめ
Table of Contents
4
エネルギー分布をもつ線源
単一エネルギーの線源だけでなく、エネルギー分布をもつ
線源を設定することが可能。
陽子ビーム
エネルギー分布を
もたせる
Energy distribution
5
入力方法１
 [source]セクションにおいて、s-type=4（円柱）, 5（角柱）,
10（球と球殻）などを指定する（括弧内は空間分布）
 e-typeサブセクションを設定する
（エネルギーはMeVとÅの2種の単位で設定可能）
[Source]
totfact = 1.0
s-type = 1
proj = proton
e0 = 150.
r0 = 1.0
z0 = -10.
z1 = -10.
dir = 1.0
[Source]
totfact = 1.0
s-type = 4
proj = proton
$ e0 = 150.
r0 = 1.0
z0 = -10.
z1 = -10.
dir = 1.0
e-type = 1
ne = 2
0.0 4
50.0 1
100.0
Energy distribution
6
入力方法２
 エネルギー分布の与え方は3種類（e-typeの値で使い分ける）
 e-type=1*: 連続的なエネルギー分布を積分量で与える
 e-type=21*: 連続的なエネルギー分布を微分量（単位を[個/MeV]）で与える
 e-type=8*: 離散的なエネルギー分布を与える
* ウエイトを変えたりÅの単位で与える場合は別のe-typeを使う
（マニュアル4.3.15参照）
連続的な分布（e-type=1など）の場合:
エネルギー群数ne, エネルギー分点e(i),
各エネルギービンの粒子の生成確率
w(i)をデータで与える
e-type = 1
ne = n
e(1) w(1)
e(2) w(2)
・・・・・・
e(n) w(n)
e(n+1)
e(i)は合計n+1個、
w(i)は合計n個与える
（neが負の場合は
対数スケール）
離散的な分布（e-type=8など）の場合:
エネルギー点数ne, エネルギー分点e(i),
各エネルギーにおける粒子の生成確率
w(i)をデータで与える
e-type = 8
ne = n
e(1) w(1)
e(2) w(2)
・・・・・・
e(n) w(n)
Energy distribution
e(i)とw(i)は共に
n個与える
7
課題1
0から50MeV, 50から100MeV, 100から150MeV
のエネルギー領域におけるビーム強度が1:3:2とな
る陽子線源を設定してみましょう（右図参照）。
• s-type=4に変更する
• e-typeサブセクションを追加し、エネルギー分布
を設定する（e-type=1を使用する）
• e0=150の行をコメントアウトする
sourceA.inp
[Source]
totfact = 1.0
s-type = 1
proj = proton
e0 = 150.
r0 = 1.0
z0 = -10.
z1 = -10.
dir = 1.0
e-type =
e-type=1の入力形式
e-type = 1
ne = n
e(1) w(1)
e(2) w(2)
・・・・・・
e(n) w(n)
e(n+1)
Energy distribution
8
課題1の答え合わせ
0から50MeV, 50から100MeV, 100から150MeVのエ
ネルギー領域におけるビーム強度が1:3:2となる陽子
線源を設定してみましょう。
sourceA.inp
[Source]
totfact = 1.0
s-type = 4
proj = proton
$ e0 = 150.
r0 = 1.0
z0 = -10.
z1 = -10.
dir = 1.0
e-type = 1
ne = 3
0.0 1
50.0 3
100.0 2
150.0
cross_eng.eps
強度の比率が1:3:2となっている
（ただしe-type=1は各ビンの積分量を与える）
Energy distribution
9
課題2
100から150MeVのエネルギービンを100から200MeV
に拡げてみましょう。
• 3番目のエネルギー範囲のみ変更する
• エネルギービンの幅が50MeV, 50MeV, 100MeVと、
等間隔ではなくなった場合にどうなるかを確認する
sourceA.inp
[Source]
・・・・・・
e-type = 1
ne = 3
0.0 1
50.0 3
100.0 2
150.0
e-type=1の場合は、エネルギーに関して
積分した量で線源強度を設定する。
Energy distribution
10
課題2の答え合わせ
100から150MeVのエネルギービンを100から200MeV
に拡げてみましょう。
sourceA.inp
cross_eng.eps
[Source]
・・・・・・
e-type = 1
ne = 3
0.0 1
50.0 3
100.0 2
200.0
3つのビンをエネルギーで積分すると1:3:2となっている。
（単位エネルギーあたり（すなわち微分量）で見ると1:3:1）
Energy distribution
11
課題3
0から50MeV, 50から100MeV, 100から200MeVの
各領域におけるビーム強度が微分量で1:3:2となる線
源を設定してみましょう。
• e-type=21を用いる
sourceA.inp
[Source]
・・・・・・
e-type = 1
ne = 3
0.0 1
50.0 3
100.0 2
200.0
e-type=21の場合は、積分量ではなく
微分量で比の値を設定する
（微分スペクトルを設定する場合は
こちらを使う）
Energy distribution
12
課題3の答え合わせ
0から50MeV, 50から100MeV, 100から200MeVの
各領域におけるビーム強度が微分量で1:3:2となる線
源を設定してみましょう。
sourceA.inp
cross_eng.eps
[Source]
・・・・・・
e-type = 21
ne = 3
0.0 1
50.0 3
100.0 2
200.0
強度の比率は微分量で1:3:2
（積分量で見ると1:3:4）
Energy distribution
13
実習内容
1. エネルギー分布をもつ線源
A) 連続的なエネルギー分布
B) 離散的なエネルギー分布
2. マルチソースの設定
3. まとめ
Table of Contents
14
離散的なエネルギー分布をもつ線源
60Coや134Csのように、壊変に伴って複数のエネルギーの
ガンマ線を放出する放射線源を模擬することができる。
60Co線源
60Coは、ベータ崩壊の後、1.173MeVと
1.333MeVの2本のガンマ線を出す
60Co
b-
60Ni
Energy distribution
g (1.173MeV) 100%
g (1.333MeV) 100%
15
課題4
60Co線源を模擬してみましょう。
•
線源を光子（photon)に変更する
•
等方点線源とする（半径r0,方向dirのパラメータを
変える）
•
規格化定数（totfact）を2とする（60Coは1壊変あた
り平均的に2本のガンマ線を出すため）→タリーの
結果は単位Bqあたりの量とみなせる
•
e-type=8として，1.173MeVと1.333MeVの光子が
1：1の割合で放出されるようにする
•
[t-cross]で0〜2MeVまでの光子フルエンスを
10keV分解能（200群）でタリーするように変更す
る（emax, ne, partを調整）
Energy distribution
sourceA.inp
[Source]
totfact = 1.0
s-type = 4
proj = proton
$ e0 = 150.
r0 = 1.0
・・・・・・
dir = 1.0
e-type = 21
ne = 3
0.0 1
50.0 3
100.0 2
200.0
e-type=8の入力形式
e-type = 8
ne = n
e(1) w(1)
・・・・・・
e(n) w(n)
16
課題4の答え合わせ
60Co線源を模擬してみましょう。
cross_eng.eps
sourceA.inp
[Source]
totfact = 2.0
s-type = 4
proj = photon
$ e0 = 150.
r0 = 0.0
z0 = -10.
z1 = -10.
dir = all
e-type = 8
ne = 2
1.173 1
1.333 1
[T-Cross]
・・・・・・
emin = 0.0
emax = 2.0
ne = 200
unit = 1
axis = eng
file = cross_eng.out
output = flux
part = photon
epsout = 1
track_xz.eps
60Co線源
Energy distribution
17
実習内容
1. エネルギー分布をもつ線源
A) 連続的なエネルギー分布
B) 離散的なエネルギー分布
2. マルチソースの設定
3. まとめ
Table of Contents
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複数の線源の設定
線種や位置、エネルギー分布などの条件を
変えた複数の線源を設定することが可能。
60Co線源
60Co線源
60Co線源が、左右それぞれに2:1の
量で配置された状況を模擬したい
Multi source
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入力方法
 [source]セクションにおいて、”<source>=相対比”
の指定で始まる複数のサブセクションを設定する
 totfactを使って線源全体の規格化を行う
3
種
の
線
源
を
設
定
し
た
場
合
[Source]
totfact = 2.0
<source> = 2.0
s-type = 1
proj = proton
・・・・・・
<source> = 1.0
s-type = 4
proj = neutron
・・・・・・
<source> = 3.0
s-type = 8
proj = photon
・・・・・・
規格化定数
•正の数の場合は相対比にしたがって各
粒子を生成
•負の数の場合は同数の粒子を発生し、
相対比にしたがってweightを変化
各線源の強度の相対比
（この場合は上から順に2:1:3）
Multi source
20
課題5
60Co線源を円柱状の水の左右（z=-10,
40cm）の位置に
2:1の比で配置した状況を模擬してみましょう。
• <source>=の行を加えて、2つのサブセクションをつくる
• 点線源の位置をそれぞれz=-10と40cmとする（z0とz1
パラメーターを調整）
• 左(z=-10cm)と右(z=40cm)の線源から2:1の割合で光
子が発生するようにする
60Co線源
60Co線源
z軸
z=40cm
z=-10cm
Multi source
21
課題5の答え合わせ
60Co線源を円柱状の水の左右（z=-10,
40cm）の位置に
2:1の比で配置した状況を模擬してみましょう。
sourceA.inp
[Source]
totfact = 2.0
<source> = 2.0
s-type = 4
proj = photon
$ e0 = 150.
r0 = 0.0
z0 = -10.
z1 = -10.
・・・・・・
<source> = 1.0
s-type = 4
proj = photon
r0 = 0.0
z0 = 40.
z1 = 40.
dir = all
e-type = 8
ne = 2
1.173 1
1.333 1
track_xz.eps
60Co線源
（強度比は左:右=2:1）
Multi source
22
実習内容
1. エネルギー分布をもつ線源
A) 連続的なエネルギー分布
B) 離散的なエネルギー分布
2. マルチソースの設定
3. まとめ
Table of Contents
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まとめ
• [source]セクションにおいて、様々なs-typeとe-typeを組
み合わせることにより、連続的・離散的なエネルギー
分布を線源として設定できるようになった
• <source>サブセクションの設定により、複数の線源を
用いたシミュレーションが可能となった
Dump dataを用いた線源については
多種多様な線源の設定方法B(phits-lec-sourceB-jp.ppt)
をご覧ください
Summary
24