CAD alapú MCNP modellezés. Náfrádi Gábor BME NTI XV. MNT Szimpózium, Paks

Átírás

1 CAD alapú MCNP modellezés Náfrádi Gábor BME NTI XV. MNT Szimpózium, Paks

2 Tartalom Hagyományos MCNP modellezés CAD alapú modellezés Szoftver kínálat (MCNP input szerkesztők) Módszerek bemutatása, példákon keresztül Összefoglaló 2

3 Hagyományos MCNP modellezés MCNP-vel könnyű ismétlődő struktúrákat létrehozni: Rácsok, eltolt-elforgatott alakzatok, univerzumok segítségével Egy MCNP input 3 fő részből tevődik össze: Cella definíciók Felület definíciók Minden egyéb: anyagok, hatáskeresztmetszetek, forrás, tally definíciók Az input kézzel szerkeszthető, nem kell hozzá más csak egy szövegszerkesztő Azonban bonyolult alakzatok előállítása rendkívül időigényes lehet Csak metszeti ábrák készíthetők 3

4 Példa C ===========================CELLÁK============================== ( ) IMP:N=1.0 IMP:P=1.0 IMP:E= #( ) IMP:N=0.0 IMP:P=0.0 IMP:E=0.0 $Külvilág C ===========================FELÜLETEK=========================== C 1 PX PX PY PY PZ PZ 0.0 Külvilág 4-es felület 5-ös felület 1-es cella 3-as felület mode n nps os felület 4

5 CAD alapú modellezés Bármilyen modern berendezésnek szükségszerűen elkészül a 3D gépészeti modellje: Solidworks, Solid Edge, Catia. A modell alkotás felgyorsul A modell szemléltetése, így ellenőrzése egyszerűbb Ezek a modellek tartalmazhatják az összes geometriai részletet: Pl: spline felületek lehetségesek Az MCNP-nek kisebb a felület készlete megszorítást jelent Másodrendű görbék lehetnek csak 5

6 STEP fájl tartalma 6

7 Szoftver kínálat (amiről én tudok) Talán a legismertebb a VISED (Visual Editor), RSICC terjeszti ahogy az MCNP-t is SimpleGeo, CERN fejlesztése, ingyenesen hozzáférhető-letölthető McCad, Karlsruhe Institute of Technology (KIT) fejleszti, ingyenesen hozzáférhető-letölthető szoftver SuperMC/MCAM, Institute of Nuclear Energy Safety Technology (INEST) FDS TEAM, Kína. Ingyenesen hozzáférhető oktatási-kutatási licenszel 7

8 SuperMc/MCAM EAST tokamak model ~ 3000 cella ~4000 felület 2 BES rendszer integrálva Pl.: ITER C-LITE modell ~26000 cella ITER C modell cellaszám 1M fölött, pár száz blokk, már 2 McCAD-al készült 8

9 SuperMc/MCAM modellezés lépései 1. 3D modell importálás (STP, STEP, FDS, SAT, SAB) Skálázás (mm cm) Spline és döntött tórusz felületek azonosítása, kezelése Alkatrészek konverziójának tesztelése egyszerűsítés ha szükséges VOID cellák létrehozása, kivonással (boolean subtract) vagy automatikusan VOID cellák egyszerűsítése, konverzió tesztelése Anyag és importance kártyák beállítása 9

10 SuperMc/MCAM modellezés lépései 2. MCNP model tesztelés, VOID és LOST kártyák használatával pl.: LOST Lost particle opció segítségével hibahelyek felderítése 10

11 SuperMc/MCAM modellezés lépései 2. Konvertálás tetszőleges cella és felületszámokkal Modluláris szerkezet 11

12 D5-ös kazetta (csőposta csatlakozással) 12

13 13

14 Eredmények vizualizációja MESH tally vizualizációja a CAD rajzokkal együtt A CAD alkatrészek textúrázhatók a tally színskálájának megfelelően 14

15 15

16 16

17 McCad Salome platform alapú (egy beépülő modul) Geometria szerkesztés a Salome Geom moduljában Támogatott formátumok: STL, STEP, STP, A geometria alkotási lehetőségek a Salome moduljaitól függenek, de a konverzió (MCNP) megszorításai itt is adottak Pont, vonal, felület definiálhatók Hálók létrehozhatók MCNP6 képes hálózott geometrián is számolni Exportálási lehetőségek (pl.: STEP) Egyirányú konvertálás Vizualizáció ParaView segítségével 17

18 Anyaméh felület modellje Testé alakítható exportálh ató STL forrása: 18

19 19

20 Összefoglaló Több MCNP szerkesztő áll rendelkezésre (VISED, MCNP, McCad, SuperMC/MCAM,..) Két irányú CD MC konverzió lehetséges Test és felület modellekből egyaránt Az eredmények vizualizációja javult Felgyorsult a bonyolult geometriák modellezése, pontosság is javult Több területen alkalmazhatók (fisszió, fúzió, spallációs források, orvosi alkalmazások, ) 20

21 Kapcsolódó irodalom Sonia Dahdouh, Nadège Varsier, Antoine Serrurier, Juan-Pablo de la Plata, Jérémie Anquez, Elsa D. Angelini, Joe Wiart, Isabelle Bloch. A comprehensive tool for image-based generation of fetus and pregnant women mesh models for numerical dosimetry studies. Physics in Medicine and Biology 2014 (PMB), Aug 2014, vol. 59(16), pp Lazar Bibin, Jérémie Anquez, Juan Pablo de la Plata Alcalde, Tamy Boubekeur, Elsa Angelini and Isabelle Bloch, Whole Body Pregnant Woman Modeling By Digital Geometry Processing With Detailed Utero-Fetal Unit Based On Medical Images, In the proceedings of IEEE Transactions on Biomedical Engineering 2010 (TBME), July 2010, vol. 57(10), pp Y. Wu, FDS Team, Cad-based interface programs for fusion neutron transport simulation Fusion Eng. Des., 84 (7 11) (2009), pp Y. Wu, J. Song, H. Zheng, G. Sun, L. Hao, P. Long, L. Hu, CAD-based Monte Carlo program for integrated simulation of nuclear system SuperMC Fusion Eng. Des., 84 (7 11) (2009), pp Gábor Náfrádi, Ákos Kovácsik, József Németh, Gábor Pór, Sándor Zoletnik, Preliminary neutron shielding calculations of the electronics in the EAST BES systems focusing on neutron induced displacement damage, Fusion Engineering and Design, Volume 112, 15 November 2016, Pages , ISSN Gábor Náfrádi, Ákos Kovácsik, Gábor Pór, Máté Lampert, Yong Un Nam, Sándor Zoletnik, Radiation damage of the PCO Pixelfly VGA CCD camera of the BES system on KSTAR tokamak, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 770, 11 January 2015, Pages 21-28, ISSN