دستور تعريف مواد(Material Card (Mn

دستور تعريف مواد(Material Card (Mn

مقدمه

در کد MCNP، تعریف دقیق مواد موجود در مسئله یک prerequisite (پیش‌نیاز) اساسی است. از آنجا که ردیابی ذرات و برهمکنش‌های آن‌ها در سلول‌های مختلف به طور مستقیم به نوع مادهٔ موجود در هر سلول وابسته است، این تعریف از اهمیت بنیادینی برخوردار است.

فرمت کلی دستور ماده (M Card)

فرمت کلی برای تعریف یک ماده به صورت زیر است:

Mn ZAID1 fraction1 ZAID2 fraction2 … [keyword=value]

• n: شمارهٔ یکتای ماده است که توسط کاربر تعریف می‌شود و در بخش تعریف سلول‌ها (Cell Cards) به آن ارجاع داده می‌شود.

اجزای دستور

1. ZAID (شناسهٔ اتمی-جرمی):
   این پارامتر، عنصر یا ایزوتوپ iام را در مادهٔ n مشخص می‌کند. فرمت کلی آن به صورت ZAAA.NNc است:

   • Z: عدد اتمی

   • AAA: عدد جرمی. اگر ۰۰۰ یا ۰۰۰۰ وارد شود، به معنای استفاده از ترکیب ایزوتوپی طبیعی عنصر است.

   • NN: شمارهٔ کتابخانهٔ مقاطع عرضی (به طور پیش‌فرض توسط کد انتخاب می‌شود).

   • c: کلاس اطلاعات (معمولاً توسط کد مدیریت می‌شود).

   • روش ساده‌تر: در عمل، اغلب از فرمت AAAAAZ استفاده می‌شود که در آن ZZZ عدد اتمی و AAA عدد جرمی است.

   • مثال: 1001 برای هیدروژن-۱ (عدد اتمی ۱، عدد جرمی ۱).

2. Fraction (کسر):
   این مقدار، فراوانی عنصر/ایزوتوپ iام را در ماده مشخص می‌کند.

   • کسر اتمی (Atom Fraction): مقدار مثبت (مثال: 2 و 1 برای مولکول آب).

   • کسر وزنی (Weight Fraction): مقدار منفی (مثال: -0.11 و -0.89).

   • نکته مهم: نمی‌توان در یک دستور ماده همزمان از کسر اتمی و کسر وزنی استفاده کرد.

   • نرمال‌سازی: داده‌های کسر باید نرمال‌سازی شوند. اگر نرمال‌سازی نشوند، در نسخه‌های جدید MCNP، کد به طور خودکار این کار را انجام می‌دهد. بنابراین بین 1001 2 8016 1 و 1001 0.6667 8016 0.3333 از نظر نتیجه تفاوتی وجود ندارد.

3. کلیدواژه‌ها (Keywords):
   از این پارامترها برای تنظیمات پیشرفته و غیرمعمول استفاده می‌شود و در بسیاری از مدل‌سازی‌های معمول، کاربردی ندارند.

   • GAS: حالت فیزیکی ماده را مشخص می‌کند (۰ برای جامد/مایع، ۱ برای گاز).

   • ESTEP: تعداد الکترون‌ها در هر نوار انرژی را تعیین می‌کند.

   • NLIB, PLIB, ELIB: برای تعیین کتابخانه‌های مقاطع عرضی خاص برای نوترون، فوتون و الکترون استفاده می‌شوند.

   • COND: حالت رسانایی مواد را مشخص می‌کند.

نمونه‌ها

• M1 1001 2 8016 1

  • توضیح: ماده ۱ (آب طبیعی) با کسرهای اتمی: ۲ اتم هیدروژن-۱ به ازای هر ۱ اتم اکسیژن-۱۶.

  • معادل وزنی: M1 1001 -0.1119 8016 -0.8881

• M2 92235 -0.0071 92238 -0.9929

  • توضیح: ماده ۲ (اورانیوم طبیعی) با کسرهای وزنی: ۰.۷۱٪ اورانیوم-۲۳۵ و ۹۹.۲۹٪ اورانیوم-۲۳۸.

• M3 26000 -1

  • توضیح: ماده ۳ (آهن طبیعی). استفاده از 000 در عدد جرمی به معنای به کارگیری ترکیب ایزوتوپی طبیعی آهن (Z=74) است.

نکات تکمیلی

1. مواد با ترکیب طبیعی: برای استفاده از ترکیب ایزوتوپی طبیعی یک عنصر، به جای عدد جرمی خاص از 000 استفاده می‌شود. مثال: 74000 برای تنگستن طبیعی.

2. غنای اورانیوم: وقتی گفته می‌شود "اورانیوم با غنای n٪"، منظور این است که n درصد از اتم‌های اورانیوم، از نوع شکافت‌پذیر (مانند U-235) هستند. این تعریف بر پایهٔ کسر اتمی است.

3. تنوع کتابخانه‌ها (nn): مقادیر مختلف nn در ZAID (ZAAA.NN) نشان‌دهندهٔ کتابخانه‌های مختلف مقاطع عرضی برای یک nuclide هستند.