Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

VTT:ltä uusi tietokoneohjelma säteilyn etenemisen mallintamiseen

01.06.2007


VTT:n erikoistutkija Petri Kotiluoto on väitöstutkimuksessaan kehittänyt MultiTrans-tietokoneohjelman varauksettomien ja varauksellisten hiukkasten, kuten neutronien, fotonien ja elektronien etenemisen mallinnukseen. Puumoniverkkotekniikkaan perustuva ohjelma nopeuttaa merkittävästi säteilyn etenemisen mallintamista. Kotiluodon väitös tarkistetaan 9.6.2007 klo 12 Helsingin yliopiston Fysikaalisten tieteiden laitoksella salissa D101.

MultiTrans-ohjelman avulla voidaan mallintaa säteilyn eteneminen mielivaltaisessa 3D-geometriassa. Laskentageometria tuotetaan CAD-mallista, mikä antaa mahdollisuuden käyttää moderneja suunnittelutyökaluja. Laskentaverkko tarkentuu puumaisesti materiaalien rajapinnoilla, joissa hila muodostuu automaattisesti hienojakoisimmaksi. Näin monimutkainenkin geometria voidaan kuvata yksityiskohtaisesti merkittävästi pienemmällä hilapisteiden määrällä verrattuna tasajakoiseen hilaan.

Laskentaverkon puumaisuuden ansiosta ongelmalle on aina löydettävissä myös karkeammat hilakuvaukset. Tällöin mallinnusyhtälön iteratiivisessa ratkaisussa voidaan käyttää moniverkkotekniikkaa, jossa ongelma ratkaistaan ensin hyvin karkealla tasolla. Tätä kuvausta käytetään alkuarvauksena yhä hienojakoisemmille hiloille, mikä nopeuttaa huomattavasti laskentaa. Laskentaverkon puumaisuus ja sen myötä hilapisteiden vähäisempi määrä nopeuttavat myös ratkaisun löytymistä. Kyseessä on tiettävästi ensimmäinen puumoniverkkotekniikan sovellus säteilyn etenemisen mallinnukseen.

MultiTrans-ohjelmaa on testattu erilaisten sädehoitojen, esimerkiksi VTT:n Otaniemen ydintutkimusreaktorilla annettavan BNCT-boorineutronikaappaushoidon, sekä reaktorifysiikan laskentaongelmiin. Ohjelma on toistaiseksi vain VTT:n käytössä.

Ongelmaksi on jossain määrin osoittautunut säteilyn kulkeutumisyhtälölle käytetty yksinkertaistettu palloharmoninen kehitelmä, jonka tarkkuus ei kaikissa tapauksissa vastaa asetettuja vaatimuksia. Tarkempia kehitelmiä ja niiden soveltamista säteilyn etenemisen mallinnukseen tutkitaan edelleen.

Lisätietoja:
Erikoistutkija Petri Kotiluoto, puh. 020 722 6357

Väitöskirja on julkaistu VTT:n julkaisuluettelossa.

Kuva 1: CAD-malli VENUS-3 ydinreaktorista.

Kuva 2: Poikkileikkaus mallia vastaavasta puumoniverkosta.