Aplikacija PHITS (engl. Particle and Heavy Ion Transport code System) simulacijski je kod Monte Carlo transporta iona opće namjene. Izračunava transporte svih čestica širokog energetskog ranga koristeći knjižnice nuklearnih podataka i različite modele nuklearnih reakcija. Namijenjen je za područja povezana s fenomenom transporta čestica i teških iona, radioterapije, kozmičkog zračenja i sl.
Na računalnom klasteru Isabella PHITS je kompajliran s Fortran kompajlerima te koristi Open MPI knjižnice. Podržava serijsko i paralelno izvođenje poslova, odnosno izvođenje na jednojezgrenim i višejezgrenim procesorima.
Moduli koji dopremaju PHITS u Vašu okolinu definirani su u tablici niže:
Verzija | Modul | Kompajler | Izvršna datoteka |
3.290 | phits/3.290 | GNU | phits_LinGfort_MPI |
3.31 | phits/3.31 | Intel | phits_LinIfort_MPI |
3.33 | phits/3.33 | Intel | phits_LinIfort_MPI |
#!/bin/bash #$ -N phits #$ -cwd module load phits/3.290 phits_LinGfort_MPI phits.in |
#!/bin/bash #$ -N phits #$ -cwd #$ -pe *mpi 4 module load phits/3.290 mpirun -np ${NSLOTS} phits_LinGfort_MPI phits.in |
U PHITS verziji 3.31 ne treba koristiti liniju koja definira PHITS root direktorij:
|
[ T i t l e ] minimized input file [ P a r a m e t e r s ] icntl = 0 # (D=0) 3:ECH 5:NOR 6:SRC 7,8:GSH 11:DSH 12:DUMP maxcas = 50 # (D=10) number of particles per one batch maxbch = 2 # (D=10) number of batches file(1) = /apps/phits/3.290/phits # PHITS install folder name file(6) = phits.out # general output file name [ S o u r c e ] s-type = 1 # mono-energetic axial source proj = proton # kind of incident particle dir = 1.0 # z-direction of beam [cosine] r0 = 0. # radius [cm] z0 = 0. # minimum position of z-axis [cm] z1 = 0. # maximum position of z-axis [cm] e0 = 150. # energy of beam [MeV/u] [ M a t e r i a l ] mat[1] H 2 O 1 [ S u r f a c e ] 10 so 10. [ C e l l ] 100 1 -1.0 -10 101 -1 10 [ T - T r a c k ] mesh = xyz # mesh type is xyz scoring mesh x-type = 2 # x-mesh is linear given by xmin, xmax and nx nx = 200 # number of x-mesh points xmin = -20. # minimum value of x-mesh points xmax = 20. # maximum value of x-mesh points y-type = 1 # y-mesh is given by the below data ny = 1 # number of y-mesh points -5.0 5.0 z-type = 2 # z-mesh is linear given by zmin, zmax and nz nz = 200 # number of z-mesh points zmin = -20. # minimum value of z-mesh points zmax = 20. # maximum value of z-mesh points t-type = 2 # t-mesh is linear given by tmin, tmax and nt nt = 1 # number of t-mesh points tmin = 0.0 # minimum value of t-mesh points tmax = 1.0 # maximum value of t-mesh points part = all e-type = 1 # e-mesh is given by the below data ne = 1 # number of e-mesh points 0.0 1000.0 unit = 1 # unit is [1/cm^2/source] axis = xz # axis of output file = track_xz.out # file name of output for the above axis title = Track Detection using [T-track] tally gshow = 3 # 0: no 1:bnd, 2:bnd+mat, 3:bnd+reg 4:bnd+lat epsout = 1 # (D=0) generate eps file by ANGEL [ E n d ] |
PHITS simulira kretanje čestice koristeći Monte Carlo metodu te predviđa njezino ponašanje omogućujući izračun različitih kvantitativnih vrijednosti poput fluksa i depozicije energije u određenoj regiji.
Osnovne komponente input datoteke su geometrija, izvor i raboš (engl. tally). Geometrija se definira sekcijama 'materijal', 'površina' i 'ćelija', dok je izvor okarakteriziran oblikom, vrstom, energijom i pravcem kretanja čestice. Raboš se koristi za izračun kvantitativnih vrijednosti tijekom kalkulacije radijacije transporta. Geometrija u 3D virtualnom prostoru (ćelija definirana u Kartezijevom koordinatnom sustavu) te informacije o izvoru čestice krucijalni su elementi izračuna kvantitativnih vrijednosti tih čestica. Za nedvosmisleno određivanje sekcije 'raboš', potrebno je specificirati koja se vrijednost određuje, gdje, za koju česticu, u kojoj mjernoj jedinici te u kojem se obliku output datoteke rezultat ispisuje.
U sekciji izvor definiran je oblik cilindra, dok je čestica proton sa zadanim dimenzijama, smjerom kretanja i energijom u MeV/u. 3D geometrija definira se materijalom i površinom ćelije u sekciji 'ćelija'. Primjer je vodena ćelija rednog broja '100' gustoće 1 gcm-3 oblika sfere koja je centrirana na izvoru XYZ koordinatnog sustava s promjerom od 10 cm. Prostor oko sfere pripada drugoj ćeliji rednog broja '101', a definira se kao vanjska praznina bez zadane gustoće. Duljina prolaza (engl. track length) evaluira se prilikom prolaska čestice određenom regijom te se suma prolazaka skalira. Dijeljenjem skalirane duljine prolaza s volumenom regije i brojem čestica izvora dobiva se tok u 1/cm2/izvor. Skaliranje se vrši pomoću XYZ mreže koja je zadana parametrima x, y, z, t (vrijeme) i e (energija) koji su definirani svojim minimumom, maksimumom i brojem točki koje čine mrežu. Parametrom 'epsout' zadan je ouput u obliku eps datoteke.
Slika 1. 2D graf output datoteke PHITS izračuna toka zrake protona u vodenoj cilindričnoj ćeliji. Prikazane su trajektorije protona i vrijednosti čestičnog toka izraženog u 1/cm2/izvor (lijevo) te relativne pogreške istog izračuna (desno).