Дайченкова Ю.С., Никулин М.Ю., Олейник Д.С., Сергеев Г.С.
По прецизионной программе MCU, реализующей метод Монте-Карло, выполнено моделирование расчетных бенчмарк-экспериментов, разработанных Европейской группой по радиационной дозиметрии на основе двух разнополых воксельных фантомов, представленных Международной комиссией по радиационной защите. Универсальный геометрический модуль NCG, реализованный в MCU, позволил задать антропоморфные фантомы, обладающие высокой детализацией строения внутренних органов, без каких-либо упрощений.
В работе рассмотрены 4 расчетных бенчмарка. В первом и третьем моделировались точечный (60Co) и поверхностный (241Am) источники гамма-излучения, во втором – точечный моноэнергетический источник нейтронов (Е = 10 кэВ), в четвертом – объемный источник бета-излучения (16N).
Хорошее согласие результатов расчетов эквивалентных и эффективных доз с результатами, полученными с помощью программ MCNPX2.6 и TRIPOLI-4, а также рассмотрение источников различного типа излучения и конфигураций позволило сделать вывод о возможности эффективного использования рассмотренного метода моделирования прохождения излучения через ткани человека, основанного на воксел-фантомной технологии с помощью программы MCU для широкого круга актуальных задач, возникающих при обосновании ядерной безопасности АЭС, радиационной безопасности в космосе и в ряде прикладных областей ядерной медицины.
1. ICRP, 2007. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann. ICRP, 2007, vol. 37(2-4).
2. Fisher H.L.J. and Snyder W.S. Variation of dose delivered by 137Cs as a function of body size from infancy to adulthood. ORNL-4007. Oak Ridge, TN: Oak Ridge National Laboratory, 1966. P. 221.
3. Drexler G., Kramer R. Die Grösse Äquivalentdosisindex (ÄDI) und ihre praktische Bedeutung im Strahlenschutz. Proc. of the 12th Annual Meeting of the Fachverband für Strahlenschutz. Norderney, 2–6 October 1978, pp. 773–817.
4. ICRP, 2009. Adult reference computational phantoms. ICRP Publication 110. Ann. ICRP, 2009, vol. 39, no. 2.
5. Rabus H., Gomez-Ros J.-M., Villagrasa C., Eakins J.S., Vrba T., Blideanu V., Zankl M., Tanner R., Struelens L., Brkic H., Domingo C., Baiocco G., Caccia B., Huet C., Ferrari P. Quality assurance for the use of computational methods in dosimetry. Proc. of EURADOS Working Group 6 ’Computational Dosimetry. J. Radiol. Prot. 2021, vol. 41, pp. 46–58.
6. Hadid L., Gardumi A., and Desbrée A. Evaluation of absorbed and effective doses to patients from radiopharmaceuticals using the ICRP 110 reference computational phantoms and ICRP 103 formulation. Radiation Protection Dosimetry, 2013, vol. 156, pp. 41–159.
7. Huet C., Eakins J., Zankl M., Gomez-Ros J.-M. et al. Monte Carlo calculation of organ and effective doses due to photon and neutron point sources and typical X-ray examinations: Results of an international intercomparison exercise. Radiation Measurements, 2022, vol. 150, p. 106695. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2021.106695.
8. Eakins J., Huet C., Brkic H., Capello K. et al. Monte Carlo calculation of organ and effective dose rates from ground contaminated by Am-241: Results of an international intercomparison exercise. Radiation Measurements, 2021, vol. 148, p. 106649. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2021.106649.
9. Gomez-Ros J.M., Moraleda M., Arce P. et al. Monte Carlo calculation of the organ equivalent dose and effective dose due to immersion in a 16N beta source in air using the ICRP reference phantoms. Radiation Measurements, 2021, vol. 145, p. 106612. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2021.106612.
10. Lee Y. (September 4, 2020). Organ Dose Calculations Using ICRP Adult Voxel Phantoms and TRIPOLI-4 Monte Carlo Code. ASME J of Nuclear Rad Sci., 2020, vol. 6, issue 4, p. 041105. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4046213.
11. Kalugin M.A., Oleynik D.S., Shkarovsky D.A. Overview of the MCU Monte Carlo software package. Annals of Nuclear Energy, 2015, vol. 82, pp. 54–62.
12. ICRP, 2002. Basic Anatomical and Physiological Data for Use in Radiological Protection Reference Values. ICRP Publication 89. Ann. ICRP, 2002, vol. 32, pp. 3–4.
13. Гуревич М.И., Олейник Д.С., Шкаровский Д.А. Адаптация программы MCU-PD к параллельным вычислениям на многопроцессорных компьютерах. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов, 2009, № 4, c. 66–77.
14. Олейник Д.С., Сапрыкин Д.К., Сергеев Г.С., Шкаровский Д.А. Расчет дозы облучения персонала при аварии с течью теплоносителя в обслуживаемых помещениях АЭС с ВВЭР-1000 по программе MCU-PD. Атомная энергия, 2021, т. 130, вып. 1, с. 37–40.
15. ICRP, 2010. Conversion Coefficients for Radiological Protection Quantities for External Radiation Exposures. ICRP Publication 116. Ann. ICRP, 2010, vol. 40(3-4).
16. Cullen D.E., Hubbel J.H., Kissel L. EPDL97, the evaluated photon data library. ’97 version. Report UCRL-50400, vol. 6, rev. 5. Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA.
17. Забродская С.В., Игнатюк А.В., Кощеев В.Н., Манохин В.Н., Николаев М.Н., Проняев В.Г. РОСФОНД – российская национальная библиотека нейтронных данных. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерные константы, 2007, вып. 1–2, с. 3.
18. Mancusi. D., Bonin A., Hugot F.-X. Advances in Monte-Carlo code TRIPOLI-4’s treatment of the electromagnetic cascade. EPJ Web of Conferences, 2018, vol. 170 (3), p. 01008. DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201817001008.
19. Cullen D.E. A Survey of Electron Cross Section Data for use in EPICS2017. Nuclear Data Services, IAEA-NDS-226, 2017.
20. Plompen A., Cabellos O., De Saint Jean C. et al. The joint evaluated fission and fusion nuclear data library, JEFF-3.3. The European Physical Journal A, 2020, vol. 56.
21. White W.C. Photoatomic Data Library MCPLIB04: A New Photoatomic Library Based On Data from ENDF/B-VI Release 8. LA-UR-03-1019, 2003.
22. White M.C. Further Notes on MCPLIB03/04 and New MCPLIB63/84 Compton Broadening Data for All Versions of MCNP5. LA-UR-12-00018, 2012.
23. Adams K.J. Electron Upgrade for MCNP4B. LA-UR-00-3581, 2000.
24. Chadwick M.B., Obložinský P., Herman M. et al. ENDF/B-VII.0: Next Generation Evaluated Nuclear Data Library for Nuclear Science and Technology. Nuclear Data Sheets, 2006, vol. 107(12), pp. 2931–3060.
