- 64 ' I
Počítačové knihovny jaderných dat a jejich využití při výpočtech metodou Monte Carlo.
I §
Ing. Jiří Gavor Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT Praha Klasické využití metody Monte Carlo /MMC/ v dozimetrii je sledování průchodu záření látkou a s tím související výpočet dozimetrických veličin, od hustoty toku až k mikrodozimetrickým parametrům, jako je distribuce dávky podle lineální energie. Takové výpočty vyžadují rozsáhlé soubory vstupních dat, které s~ dají rozdělit do dvou základních skupin: T. hodnoty účinných průřezů interakcí záření s láf.-:~u 2. hodnoty brzdných schopností sekundárních nabitých čertic Získat vhodnou a konzistentní datovou základnu je leckdy probléi.srovnatelný s těžkostmi experimentátora při budování potřebného experimentálního vybavení. Významnou pomoc v tomto úsilí mohou znamenat služby poskytované Mezinárodní agenturou T O atomovou energii /MAAE/ ve Vídni a dalších, s agentúrnu s-olupracujících organizací. V r. 1964 MAAE založila Nuclear Data Section /NDS/ za i;Selem koordinace výměny informací, týkajících se jaderných dat. Její činnost, které se brzy rozšířila i na shromažáování, vyhodnocování a distribuci dat, je založena na úzké s-olupráci s dalšími třemi datovými centry. Jsou to NEAJData Bank v Saclay, Francie, sovětské centrum v Obninsku a americké National Nuclear Data Cer.t?r v Erookhavenu. Servisní oblast MAAE, KDS pokrývá Afriku, Asii mimo Japonsko, Jižní a Střední Ameriku, Austrálii, Nový Zéland, a východní Evropu /tedy i ČSSR/ mimo SSSR. Je nutn* připomenout, že jadernými daty jsou míněny informace týkajíc?' se jaderných reakcí indukovaných neutrony, nabitými částicemi či fotony, a nikoliv už informace o interakci gama záření s atomovým obalem. Ačkoliv NDS shromažčuje také atomová data, její služby jsou výhodné zejména pro ty, kteří studujícinterakci neutronů s l:tkou. Datovým souborům neutronových účinných průřezů je také v-nována převážná část tohoto referátu. Rozsáhlost takových souborů si záhy vynutila tzv. počítačové knihovny jaderných dat. Z hlediska uživatele jsou významné předev5í» vyhodnocené datové soubory, které na základě mroha ex?eri-
- 65 mentálních vísledků, případně teoretických výpočtů, poskytují jednu doporučenou hodnotu. Nejvýznamnější z těchto datových souborů je knihovna ENDF/B. / 1 / Zároveň s postupujícim vývojem se vytvářejí jednotlivé verze této knihovny. V současnosti je pro všechny nuklidy platná verze 4, pro některé verze 5•Hodnoty účinných průřezů jsou zařazovány do ENDF/E na základě doporučení pracovní skupiny Cross Section Evaluating and Working Group /CSEWG/, která je také oprávněna je měnit v následujících případech: 1. objeví-li se nové významné experimentální výsledky 2. úkazují-li testovací metody, že původní hodnoty dávají chybné výsledky 3. naznačí-li uživatelé potřebu přesnějšího zpracovťní hodnot účinných průřezů Struktura počítačové knihovny formátu ENDF/B je znázorněna na obr.1.
|MAT
MF
MT
TABELOVANÉ HODNOTY
Obr.1: Struktura počítačové knihovny formátu ZNDF/E. MAT udává terčové jídro, MF typ i1daj<» /napr. ľ.TF=3 zachycuje energetickou závislost ^činných průřezů, MF=4 udává úhlovou distribuci sekundárních neutronů/, MT charakterizuje typ interakce /MT=1 značí totální dčinný průřez, MT=2 pružný rozptyl atd./. Hodnoty účinných průřezů -sou tabelovány v rozsahu 10 eV /v případě prahových interakcí od prahu reakce/ do 20 MeV, a to nezávisle na tom, jestli je celý rozsah dostatečně podložen experimentálními daty. V takovém případě se použijí hodnoty získané teoretickým rozborem. Hustota bodů je dána požadavkem, aby dostatečně přesně zachycovala průb?h tabelované funkce. Zaznamenán je také typ doporučené interpolace, energie reakce Q, hmotnost terčového jádra a další údaje. Případné uživatele ENDF/B datových souborů je třeba upozornit, že v rezonanční oblasti se obvykle celkové hodnoty účinných průřezů získají součtem hodnot uvedených v MF=3, a hodnot, získaných výpočtem na základě rezonančních parametrů uvedených v MF=2. Na požádání se však stejná data dají získat ve formě bodových účinných průřezů, případně použit na tuto transformaci program RESEND, jenž j« stručně popsán v /2/.
- 66 ENDF/B-4 formát je dokumentován v /3/, ENDF/B-5 v /4/. Mezi oběma formáty jsou některé menší rozdíly. NDS se snaží prosazovat jednotný formát záznamu dat, což přispívá ke snazší výměně informací mezi různými centry i mezi jednotlivými uživateli. Za tento mezinárodní formát se nyní prakticky považuje ENDF/B-5. ENDF/B formát také převzala řada dalších počítačových knihoven neutronových účinných průřezů. Jedna z nejznámnějších je ENDL-78 /5/. Ve srovnání s ENDF/B-4 však má tato knihovna některá omezení, např. většinou nejsou uvedeny účinné průřezy pro jednotlivé excitační hladiny, úhlová distribuce rozptýlených neutronů není dána Legendrovými součiniteli, ale diskrétními hodnotami pravděpodobností rozptylu do určitých úhlů apod. Pro některé uSivntele mohou být užitečné úzce zamořené datové soubory nejčsstěji se týkající štěpných produktů. Všechny datové soubory jsou blíže dokumentovány v MAAE zprávách, v tzv. Nuclear Data Services. Tyto zprávy, spolu s dalšími materiály, kterými disonuje NDS, jsou inzerovány v Nuclear Data Newsletter, což je nepravidelně vydávané periodikum MAAE, NDS. Případné zájemce o toto periodikum lze odkázat na adresu: Nuclear Data Section, IAEA P. 0. Box 10-", A - 1400 Vienna Austria Zpráva /€/ udává soupis vs&nvi knihoven jaderných dat, kterými v současné dob? disponuje ľ'AAS, což představuje více než 50 datových souborů. VSechna tato data, spolu s patřičnou dokumentací jsou poskytována bezplatně ve formě uživatelem specifikovaného počítačového výstupu. V ř^dě případů, spí*e než knihovny bodových účinných průřezů, jsou výhodnější grupové datové soubory. Tyto 3oubory poskytují hodnoty účinných průřezů středované přes určitý energetický interval, tzv. grupu. Grupové soubory šetří počítačový čas, který je rinak vyžadován na interpolaci mezi bodovými hodnotami. Přito~ počítačový Čas, jak je známo, je obyčejně jedním z limitujících faktorů MMC. Knihovny s širokými grupami /60 či méně neutronových grup/, jsou obvykle vytvářeny pro speciální aplikace a při použití rro poněkud jiný účel je nutno postupovat se zvýšenou pozorností. V takových případech se vyplatí použít, připadne upravit, jemně grupované knihovny / K 0 či více neutronových grup/, jako je např. VITAMIN - C a EURLIE - 4. Uvedené grupové knihovny, spolu s dalšími, které lze získat od MAAE, H^S, jaou uvedeny ve zprá-
1 I I I I I
- 67 v* /7/. Je třeba připomenout, že NDS disponuje pouze grupovymi knihovnami obecného zájmu a použití* V případě speciálních potřeb se doporučure obrátit se přímo na adresu: Dr. E. Sartori NISA Data Bank E. P. No. 9 F - 91190 Gif sur Yvette France 7 téhož zdroje lze také získat programy pro generaci grupových krr.H^vran Z e základních datových souborů jako je ENDF/B-4, a nava•"jjící programy. Tyto žádosti je vhodné předběžně konzultovat se styčným důstojníkem NEA Data Bank v ČSSR, s Ing. J. Petrem, CSc, rehož pracoviště je ČVUT - FJFI, katedra fyziky.
- 68 Literatura; /I/
Evaluated Nuclear Data File /ENDF/B/, National Neutron Cross Section Center, Brookhaven National Laboratory, New York.
/2/
ENDF/B-5 Processing Program", IAEA - NDS - 29, 1980.
/3/
ENDF - 102: Data Formats and Proc. for the Eval. Nucl. Data File, BML - NCS - 50496, 1st ed., 1975.
/4/
ENDF - 102: Data Forrrats and ^roc. for the Eval. Nucl. Lata File, BNL - NCS - 50496, 2nd ed., 1979.
/5/
Eval. Nucl. Data Library, Lawrence Liveritore L^b., 1978 vers
/6/
Index of Nuclear Data Libraries available fro.ii the IAEA Nuclear Data Section, IAEA-NDS-7, i-;.n.
/7/
NDS Multigroup Crosa Section Libraries, IAEA-Nľ;S-32, 1$-f. .
