Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



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eXtended) é um programa que sucedeu o desenvolvimento do MCNP4B e do  MCNP5 
com a intenção de abranger, além de fótons, nêutrons e  elétrons, mais de 30 diferentes 
tipos  de  partículas  (nucleons  e  íons)  em  praticamente  quaisquer  energias.  A  última 
versão  do  MCNPX  disponibilizada  pelo  Laboratório  Nacional  de  Los  Alamos  foi  a 
2.7.0,  liberada  ao  público  em  2011  através  do  Radiation  Safety  Information 
Computational  Center  –  RSICC.  O  MCNPX  adicionou  ao  MCNP5  recursos  como 
melhorias  nos  modelos  físicos  das  simulações,  extensão  das  bibliotecas  de  nêutrons, 
fótons,  elétrons  e  reações  fotonucleares  até  150  MeV  e  novas  técnicas  de  redução  de 
variância e análise de dados.  (PELOWITZ, 2011). Assim como o MCNP5, o MCNPX 
já  foi  extensamente  testado  e  validado
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.  Os  dois  códigos,  MCNP5  e  MCNPX,  foram 
reunidos  em  uma  única  versão  (beta) a  partir  de  2011,  e  posterior  versão  de  produção 
chamada MCNP6 1.1 a partir de 2013. Todas as versões do código  são proprietárias e 
licenciadas individualmente para os usuários por intermédio do RSICC. 
Neste  trabalho,  por  razões  de  ordem  operacional,  foi  utilizado  tanto  o  código 
MCNP5  quanto  o  código  MCNPX  para  criação  dos  modelos  computacionais  e 
realização  dos  cálculos  obtidos.  Por  praticidade  e  conveniência,  salvo  indicação  em 
contrário, não será feita distinção entre um e outro código ao longo do texto, fazendo-se 
referência ao programa tão somente pelo termo MCNP. Também de forma prática será 
utilizado  neste  texto  o  termo  partícula  para  fazer  referência,  de  forma  genérica,  às 
radiações que o código “acompanha”, incluindo, assim, as eletromagnéticas. 
 
2.5.3.1.  Acompanhamento de Partículas 
 
No MCNP, e em qualquer código de Monte Carlo, a história de uma partícula 
começa  com  seu  nascimento  na  fonte.  O  usuário  do  código  tem  à  sua  disposição uma 
ampla  gama  de  ferramentas  para  caracterização  de  praticamente  quaisquer  tipos  de 
                                                     
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 Uma compilação das principais publicações de verificação e validação do MCNP5 está disponível no 
endereço  eletrônico:      https://laws.lanl.gov/vhosts/mcnp.lanl.gov/references.shtml#mc_verif  ,  acesso  em 
05/07/17 
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 Uma compilação das principais publicações de verificação e validação do MCNPX está disponível no 
endereço eletrônico: https://laws.lanl.gov/vhosts/mcnp.lanl.gov/references.shtml#mcnpx_refs , acesso em 
05/07/17 


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fontes  radioativas.  O  programa  então  sorteia  um  número  aleatório  que  será  utilizado 
para amostrar as características básicas da partícula (energia, tipo e direção) a partir de 
distribuições  de  probabilidade  pré-definidas.  Sua  trajetória  será  acompanhada  e  um 
novo número aleatório sorteado será utilizado para amostragem da distância até o local 
da  próxima  interação.  Caso  haja  mudança  de  meio  durante  o  percurso  (passagem  de 
uma  célula  para  outra),  o  programa  realizará  novos  cálculos  levando-se  em  conta  as 
características  da  nova  região  atravessada.  No  ponto  da  interação,  novos  números 
aleatórios  são  gerados  e  novamente  são  feitas  amostragens  de  distribuições  de 
probabilidade  para  definição  de  qual  tipo  de  interação  ocorrerá,  caso  ocorra.  Novas 
partículas  podem  ou  não  surgir  dessa  interação,  sendo  armazenadas  para  posterior 
acompanhamento, se necessário. Esse processo é repetido um grande número de vezes e 
a contribuição de cada história para a grandeza que se deseja calcular é registrada. No 
final,  a  resposta  obtida  será  calculada  através  de  uma  média  juntamente  com  uma 
medida de sua incerteza (erro relativo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura  2.18  –  Representação  do  acompanhamento  de  um  nêutron  incidente  sobre  um 
meio  multiplicativo,  ilustrando  diversos  possíveis  processos  de  interação.  Fonte: 
(X5_MONTE_CARLO_TEAM, 2003b) 
 
A  título  de  exemplo  a  figura  2.18,  adaptada  do  manual  do  MCNP5,  ilustra  o 
acompanhamento de um nêutron ao incidir sobre uma placa de material fissionável. O 
código  determina  a  ocorrência  (ou  não)  de  cada  tipo  de  interação  a  partir  de  números 
aleatórios  gerados  e  sorteados  randomicamente,  baseando-se  em  modelos  físicos  e 
probabilidades (tabelas de dados nucleares) que governam cada processo nos materiais 
envolvidos. Nesse exemplo em particular, uma colisão ocorre no evento 1, espalhando-o 
para a direção 2 (escolhida aleatoriamente a partir de uma distribuição de probabilidade 
de  espalhamento)  e  produzindo  um  fóton  na  direção  7,  o  qual  é  temporariamente 
armazenado  na  memória.  No  evento  2  ocorre  uma  fissão,  resultando  no 
desaparecimento  do  nêutron  original  e  no  surgimento  de  dois  novos  nêutrons  e  um 
1.  Espalhamento de nêutron, 
produção de fóton 
2.  Fissão, produção de fóton 
3.  Captura de nêutron 
4.  Fuga de nêutron 
5.  Espalhamento de fóton 
6.  Fuga de fóton 
7.  Captura de fóton 
Nêutron 
incidente 
 
 
Vácuo 



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