راهنمای کارت PTRAC در MCNX برای خروجی ردیابی ذرات
راهنمای کارت PTRAC در MCNX برای خروجی ردیابی ذرات
مقدمه
در کدهای شبیه‌سازی انتقال تابش مونت کارلو مانند MCNPX، درک رفتار دقیق ذرات منفرد برای اشکال‌زدایی مدل‌های پیچیده، تحلیل رویدادهای خاص و مصورسازی مسیر ذرات امری ضروری است. کارت PTRAC (خروجی ردیابی ذرات) یک قابلیت قدرتمند و اختیاری در MCNPX است که به کاربران امکان می‌دهد تاریخچه‌ای دقیق از رویدادهای ذره را بر اساس فیلترهای بسیار قابل تنظیم ثبت کنند. به جای تکیه صرف به مقادیر تلفیقی (Tally)، PTRAC یک گزارش مجزا و رویداد به رویداد از سفر ذره ارائه می‌دهد که بینشی بی‌نظیر در مورد عملکرد داخلی شبیه‌سازی فراهم می‌کند. این مقاله به بررسی عملکرد، کلیدواژه‌ها و کاربرد عملی کارت PTRAC می‌پردازد.
مرور کلی PTRAC و رفتار پیش‌فرض
عملکرد اصلی کارت PTRAC، تولید یک فایل خروجی (با نام پیش‌فرض PTRAC) حاوی رویدادهای فیلترشده ذرات است. اگر این کارت بدون هیچ کلیدواژه‌ای استفاده شود، MCNPX همه رویدادها را برای تمام تاریخچه‌های ذره در فایل PTRAC می‌نویسد. اگرچه این حالت اطلاعات کاملی ارائه می‌دهد، اما تقریباً همیشه منجر به ایجاد فایلی بسیار حجیم می‌شود که آن را برای همه شبیه‌سازی‌ها به جز کوچکترین‌ها غیرعملی می‌کند. بنابراین، استفاده هوشمندانه از کلیدواژه‌های فیلتر کردن برای مدیریت حجم خروجی و تمرکز بر داده‌های مرتبط، ضروری است.
کلیدواژه‌های PTRAC به طور منطقی در سه دسته گروه‌بندی می‌شوند:
-
کلیدواژه‌های کنترل خروجی: فرمت فایل، اندازه و عملیات ورودی/خروجی را مدیریت می‌کنند.
-
کلیدواژه‌های فیلتر رویداد: انواع خاص رویدادهایی که باید برای یک تاریخچه ذره ثبت شوند را انتخاب می‌کنند.
-
کلیدواژه‌های فیلتر تاریخچه: مشخص می‌کنند که رویدادهای مربوط به کدام تاریخچه‌های ذره باید ثبت شوند.
این کلیدواژه‌ها را می‌توان به هر ترتیبی روی کارت PTRAC وارد کرد.
کلیدواژه‌های کنترل خروجی
این کلیدواژه‌ها مشخصات فیزیکی فایل خروجی را کنترل می‌کنند.
-
BUFFER: میزان حافظه اختصاص‌یافته برای ذخیره رویدادهای فیلترشده قبل از نوشتن روی دیسک را کنترل می‌کند. مقدار کم، عملیات ورودی/خروجی را افزایش می‌دهد اما مصرف حافظه را کاهش می‌دهد، در حالی که مقدار زیاد، عملیات I/O را به حداقل می‌رساند اما نیازمند حافظه بیشتری است. (پیش‌فرض:
BUFFER=100). -
FILE (FTLE): نوع فایل را مشخص می‌کند.
-
FILE=BIN: یک فایل باینری تولید می‌کند. (پیش‌فرض) -
FILE=ASC: یک فایل متنی (ASCII) تولید می‌کند. -
FILE=BOV/FILE=AOV: برای نوشتن در یک Named Pipe روی سیستم‌های یونیکس با بازنویسی یک فایل موجود استفاده می‌شود.
-
-
MAX: حداکثر تعداد رویدادهای نوشته شده در فایل PTRAC را تنظیم می‌کند. اگر
MAXروی یک مقدار منفی تنظیم شود، MCNPX پس از نوشتن تعداد رویداد به اندازه مقدار مطلق آن، خاتمه می‌یابد. (پیش‌فرض:MAX=10000). -
MEPH: حداکثر تعداد رویداد ثبت شده به ازای هر تاریخچه را تنظیم می‌کند. (پیش‌فرض: نوشتن تمام رویدادهای یک تاریخچه).
-
WRITE: سطح جزئیات ثبت شده برای هر رویداد را کنترل می‌کند.
-
WRITE=POS: فقط موقعیت ذره (x, y, z) و شماره‌های سلول و ماده مرتبط را ثبت می‌کند. (پیش‌فرض) -
WRITE=ALL: موقعیت، کسینوس‌های جهت (u, v, w)، انرژی، وزن و زمان را ثبت می‌کند.
-
کلیدواژه‌های فیلتر رویداد
این کلیدواژه‌ها، رویدادها را به صورت رویداد به رویداد فیلتر می‌کنند. اگر یک تاریخچه معیارهای کلی را برآورده کند، فقط انواع رویدادهای مشخص شده در اینجا در فایل نوشته می‌شوند.
-
EVENT: نوع رویدادهایی که باید ثبت شوند را مشخص می‌کند. می‌توان از چندین مخفف استفاده کرد.
-
SRC: رویدادهای منبع اولیه. -
BNK: رویدادهای بانک (منابع ثانویه، مثلاً فوتون‌های حاصل از نوترون‌ها). -
SUR: رویدادهای عبور از سطح. -
COL: رویدادهای برخورد. -
TER: رویدادهای خاتمه. -
CAP: رویدادهای جذب همزمان. (پیش‌فرض: همه رویدادها نوشته می‌شوند). -
توجه:
EVENT=CAPاز یک فرمت خروجی تخصصی و پرسرعت استفاده می‌کند که با داده‌های استاندارد PTRAC تفاوت چشمگیری دارد و فقط شماره تاریخچه، زمان جذب و شماره سلول را ثبت می‌کند.
-
-
FILTER: فیلترسازی پیشرفته‌ای بر اساس متغیرهای داخلی MCNPX ارائه می‌دهد. این کلیدواژه از مخفف‌های مربوط به متغیرهای موجود در بلوک مشترک PBLCOM استفاده می‌کند (جدول 1 را ببینید). یک فیلتر می‌تواند یک مقدار دقیق یا یک بازه را مشخص کند.
-
مثال:
FILTER=2, ICLفقط رویدادهایی را که در سلول 2 رخ می‌دهند، می‌نویسد. -
مثال:
FILTER=0,10,Xرویدادهایی را می‌نویسد که در آن مختص x ذره بین 0 تا 10 سانتی‌متر باشد. -
مثال:
FILTER=0.0,10.0,X 0,1,U 1.0,2,ERGفیلترهایی برای موقعیت، جهت و انرژی را ترکیب می‌کند.
-
-
TYPE: رویدادها را بر اساس نوع ذره (مثلاً نوترون، فوتون، الکترون) با استفاده از شناسه‌های ذره از جدول 4-1 فیلتر می‌کند. (پیش‌فرض: رویدادهای تمام ذرات نوشته می‌شوند).
جدول 1: برخی از مخفف‌های کلیدواژه FILTER
| مخفف | توضیح |
|---|---|
| X, Y, Z | مختصات ذره (سانتی‌متر) |
| U, V, W | کسینوس‌های جهت ذره |
| ERG | انرژی ذره (مگاالکترون ولت) |
| WGT | وزن ذره |
| TME | زمان ذره (shake) |
| ICL | شماره سلول جاری |
| JSU | شماره سطح جاری |
کلیدواژه‌های فیلتر تاریخچه
این کلیدواژه‌ها مشخص می‌کنند که کدام تاریخچه‌های کامل ذره واجد شرایط نوشته شدن رویدادهایشان در فایل PTRAC هستند. اگر هر مسیر (Track) در یک تاریخچه معیارهای فیلتر را برآورده کند، تمامی رویدادهای فیلترشده برای آن تاریخچه کامل ثبت می‌شوند.
-
NPS: محدوده‌ای از شماره تاریخچه‌ها برای خروجی را تنظیم می‌کند. (پیش‌فرض: تمام تاریخچه‌ها).
-
CELL: لیستی از شماره سلول‌ها. اگر یک ذره به هر یک از سلول‌های موجود در لیست وارد شود، تاریخچه کامل ثبت می‌شود.
-
SURFACE: لیستی از شماره سطح‌ها. اگر یک ذره از هر یک از سطح‌های موجود در لیست عبور کند، تاریخچه کامل ثبت می‌شود.
-
TALLY & VALUE: یک جفت کلیدواژه قدرتمند که تاریخچه‌ها را بر اساس مشارکت آن‌ها در یک Tally خاص ثبت می‌کند.
-
TALLYشماره Tallyها را فهرست می‌کند وVALUEمقدار حدی (Cutoff) را مشخص می‌کند. -
مثال:
TALLY=4 VALUE=2.0رویدادهای هر تاریخچه‌ای را که 2.0 یا بیشتر به bin مربوط به TFC از Tally شماره 4 کمک کند، می‌نویسد. -
یک شماره Tally منفی (مثلاً
TALLY=-4) به جای یک مقدار قطعی (مطلق)، از مضربی از مقدار متوسط Tally استفاده می‌کند.
-
مثال عملی
ورودی کارت PTRAC زیر را در نظر بگیرید:
PTRAC FILTER=8,9,ERG EVENT=SUR NPS=1,50 TYPE=E CELL=3,4
این خط یک عملگر منطقی AND بر روی تمام معیارهای فیلتر اعمال می‌کند. این دستور فقط رویدادهای عبور از سطح (EVENT=SUR) را برای الکترون‌ها (TYPE=E) با انرژی بین 8 تا 9 مگاالکترون ولت (FILTER=8,9,ERG) که در 50 تاریخچه اول ایجاد شده‌اند (NPS=1,50) و ذره آن به سلول 3 یا 4 وارد شده است (CELL=3,4)، در فایل PTRAC می‌نویسد. این فیلترسازی بسیار خاص تضمین می‌کند که فایل خروجی فقط حاوی مرتبط‌ترین داده‌ها باشد.
ملاحظات مهم
-
استفاده از کارت PTRAC در فایل ورودی ادامه اجرا (Continue-run) مجاز نیست.
-
فایل PTRAC شامل ذرات یون سنگین می‌شود اما هویت منفرد آن‌ها (ZZZAAAs) را ثبت نمی‌کند.
-
هنگامی که از چندین کلیدواژه استفاده می‌شود، برای نوشته شدن یک رویداد، باید تمامی معیارهای فیلتر برآورده شوند.
