Modelagem computacional de um acelerador linear e da sala



Baixar 5.1 Kb.
Pdf preview
Página68/110
Encontro30.04.2021
Tamanho5.1 Kb.
1   ...   64   65   66   67   68   69   70   71   ...   110
Geometry,  ou  simplesmente  “pacote  CG”.  Esse  conjunto  de  algoritmos  seria  derivado 
do  “pacote”  que  faz  parte  do  código  de  Monte  Carlo  MORSE-CG,  um  código 
desenvolvido  anteriormente  no  Laboratório  Nacional  de  Oak  Ridge  (Oak  Ridge 
National  Laboratory  –  ORNL).  Ainda  segundo  BEDNARZ,  o  pacote  CG  do  MCNPX 
deriva de  um outro pacote de Monte Carlo denominado ITS (Integrated Tiger Series), 
também  desenvolvido  no  ORNL  e,  portanto,  as  sintaxes  utilizadas  para  descrever  a 
geometria  dos  componentes  do  linac  seriam  algo  semelhantes.  Dessa  forma,  esse 
pesquisador  foi  capaz  de  “traduzir”  a  sintaxe  apresentada  no  trabalho  de  KASE  et 
al.(1998)  para  o  formato  do  MCNP  e,  com  isso,  criar  um  modelo  com  a  mesma 
geometria. Parte do arquivo INP elaborado por  BEDNARZ foi disponibilizada ao final 
de sua tese de PhD, servindo de referência para criação do modelo computacional deste 
trabalho.  No  entanto,  uma  análise  detalhada  da  geometria  do  modelo  criado  por 
BEDNARZ  evidenciou  diversos  aspectos  julgados  aperfeiçoáveis.  Por  exemplo, 
observou-se que os diversos componentes adjacentes da blindagem do cabeçote foram, 
talvez  propositalmente,  deixados  com  espaçamentos  entre  si.  Embora  a  princípio  isso 
não  afete  a  qualidade  das  respostas,  certamente  obrigaria  o  código  a  realizar  uma 
quantidade maior de operações de cálculo, consumindo mais tempo computacional, sem 


90 
 
qualquer  benefício  para  o  resultado  final.  Foi  necessário,  portanto,  redefinir 
praticamente  todas  as  superfícies  e  células  do  problema  para  suprimir  os  espaços 
desnecessários.  Além  disso,  a  orientação  do  sistema  de  coordenadas  também  foi 
modificada alternando-se o sentido positivo do eixo “z”. Como resultado, criou-se neste 
trabalho um arquivo input que, apesar de possuir os componentes externos do cabeçote 
(blindagem,  bending  magnet  e  outras  estruturas)  visualmente  semelhantes  ao  dos 
estudos  de  KASE,  MAO,  BEDNARZ  et  al.,  é  diferente  e  otimizado em  todos  os seus 
parâmetros geométricos. As figuras 3.9 (a) e (b) ilustram a modelagem computacional 
do linac. Algumas partes foram ocultadas para tornar visíveis os componentes internos. 
 
 
jaws 
Bending 
Magnet 
Blindagem 
a) 
Espelho 
de mylar 


91 
 
 
Figura 3.9 – Visualização do modelo computacional do cabeçote do linac. Partes foram 
ocultadas para permitir a exibição de componentes internos. a) cabeçote completo, com 
parte  da  blindagem  lateral  oculta.  b)  detalhe  da  região  do  alvo,  colimador  primário, 
flattening  filter,  câmara  de  ionização  e  espelho  de  mylar.  Imagens  obtidas  com  a 
utilização do código Vised. 
 
Além  das  alterações  na  geometria  já  citadas,  são  apresentadas  mais  algumas 
julgadas  relevantes  por  afetarem  diretamente  a  região  do  beam  line.  A  primeira 
modificação diz respeito à maneira utilizada para modelar o alvo. Nos estudos de MAO, 
KASE e BEDNARZ esse componente foi modelado como uma peça cilíndrica montada 
internamente  a  um  segundo  cilindro,  com  diferentes  alturas.  As  bordas  dos  canais  de 
entrada/saída do alvo foram mantidas retas. Já a câmara que aloja o alvo foi modelada 
de forma prismática. No entanto, o documento técnico do fabricante e imagens obtidas 
do fornecedor do alvo indicam que essas características deveriam ter sido modeladas de 
forma diferente. As imagens a seguir ilustram essa questão. A figura 3.10 (a) mostra a 
geometria  da  região  do  alvo  conforme  consta  nos  modelos  de  KASE,  MAO  e 
BEDNARZ, para um linac operando a 18 MeV. O desenho da figura 3.10 (b), baseado 
na  documentação  técnica  do  fabricante,  mostra  que  a  câmara  que  aloja  o  alvo  possui 
seção circular, e não prismática. A foto mostrada nessa mesma figura  detalha o alvo e 
evidencia que este é posicionado em uma inserção cônica no bloco de cobre, conforme 
já  visto  na  figura  3.4.  Portanto,  no  modelo  deste trabalho  foi  adotada  a  geometria  que 
consta  na  figura  3.10  (c),  julgada  mais  realista.  Importante  ressaltar  que  esse  tipo  de 
detalhamento  só  foi  julgado  relevante  porque  diz  respeito  à  região  onde  incidem  os 
elétrons  primários  e  são  gerados  os  fótons  de  bremsstrahlung,  os  quais  constituem  o 
feixe de radiação principal do equipamento. 
 
 
 
Espelho 
de mylar 
Câmara de 
ionização 
Flattening 
filter 
Colimador 
primário 
Alvo 
b) 


92 
 
 
Figura 3.10 – Detalhes da modelagem na região do alvo. a) Canal prismático e inserção 
cilíndrica do alvo no bloco de cobre, conforme modelado por outros pesquisadores. b) 
Desenho baseado na documentação técnica do fabricante. A foto em detalhe mostra que 
o  alvo  é  posicionado  em  uma  inserção  cônica  no  bloco  de  cobre.  c)  Modelo 
computacional desenvolvido neste trabalho 
 
Um outro aspecto referente à otimização e precisão na modelagem que cabe ser 
mencionado  diz  respeito  ao  flattening  filter.  Embora  à  primeira  vista  essa  peça  pareça 
ter  o  formato  de  um  cone  simples,  razão  pela  qual  em  outros  estudos  tenha  sido 
modelada  dessa  forma,  a  documentação  técnica  indica  que  seu  formato  real  não  é 
regular.  Na  verdade,  o  desenho  técnico  do  fabricante  representa  o  flattening  filter 
através de n coordenadas, medidas a partir de uma referência local na própria peça, de 
sucessivos  pontos  sobre  sua  superfície.  A  partir  dessas  informações  é  possível 
representar  com  grande  exatidão  a  superfície  irregular  do  flattening  filter  por  meio  da 
sobreposição  de  (n-1)  sucessivos  troncos  de  cone,  sendo  esse  o  procedimento  adotado 
na modelagem deste trabalho feita no MCNP.  A figura 3.11 ilustra esse procedimento. 
Foram usados diversos macrobodies do tipo TRC para criar as superfícies desejadas no 
arquivo INP. A figura 3.12 a) mostra o perfil do flattening filter de 10 MeV e a figura 
3.12 b) sua representação 3D, ambos conforme modelados neste trabalho. As imagens 
foram obtidas utilizando-se o código Vised. 
 
 
a) 
b) 
c) 


93 
 
 
 
Figura 3.11 – Modelagem da superfície irregular do flattening filter. Sucessivos troncos 
de  cone  foram  sobrepostos,  os  quais  foram  definidos  a  partir  de  pontos  conhecidos 
sobre a superfície da peça. 
 
 
Figura  3.12  –  Modelo  computacional  do  flattening  filter  de  10  MeV  deste  estudo.  a) 
Vista  em  corte,  destacando-se  a  superfície  irregular  desse  componente.  b) 
Representação  em  3D,  onde  nota-se  a  sobreposição  de  sucessivos  troncos  de  cone. 
Imagens obtidas utilizando-se o código Vised. 
 



Compartilhe com seus amigos:
1   ...   64   65   66   67   68   69   70   71   ...   110


©historiapt.info 2019
enviar mensagem

    Página principal