Microshield et multi écrans

Bonjour à tous,

A titre de comparaison avec MCNP et Mercurad, je réalise la même modélisation sur Microshield.

Source cylindrique contenant du 137Cs et le 137mBa à l'équilibre.

La source est placée dans un château cylindrique avec une épaisseur de 4cm de plomb puis 9cm de béton.

Sauf que je trouve des résultats beaucoup plus disparates sous microshield que sous Mercurad/MCNP.

Hors écrans, les résultats sont similaires aux quelques % près. Ca vient donc des écrans et des calculs de buildup sur microshield.

Microshield conseille généralement de choisir le dernier écran entre la source (1) et le point de dose ou celui où le libre parcours moyen est le plus élevé (2). (Le libre parcours moyen est selectionné par rapport au gamme de 662kev du baryum.)

Dans le cas 1, le build up typique est estimé à 14,166 avec sur estimation d'un facteur 2,5 par rapport à MCNP.
Dans le cas 2, le build up typique est estimé à 2,142 avec sous estimation d'un facteur 3 par rapport à MCNP.

Quelqu'un sait comment on choisit le bon BU sur microshield quand on a plusieurs écrans à la suite ?
Microshield indique que l'écran de plomb correspond à une fraction du libre parcours moyen de 0,726 avec un BU de 2,142 et que celle béton correspond à une fraction à 0,263 avec un BU de 14,166. On peut sommer pour retomber plus ou moins sur nos pieds par ce tour de magie ? (0,726*2,142+0,263*14,166 = 5,28 ou à peu près la valeur du build up qui filerait des résultats cohérents avec microshield et mercurad)

Merci d'avance.
daima

Hello,
Microshield est un code source analytique. Il a aussi ses limites. Pour ma part je prends toujours le BU le plus élevé (entre la source et les différents écrans).
Cordialement.

Salut PaulF, merci du retour.

En faisant ça tu te pénalises à mort aussi. Si je reprends mon cas, j'ai un facteur 7 entre les deux BU. Pour du calcul d'activité ou pour du dimensionnement vite fait de protection biologique, ca fait beaucoup.

JE suis d'accord. J'avais une formation il y a longtemps sur µshield et c'était la méthode employée (et finalement pour des calculs de protection RP, ça va dans le bon sens..)...Mais c'est un peu les limites de ce type code..Si tu veux vraiment quelque chose de plus fin, faut passer par du MC (Fluka ou autre..)
Cordialement.

Bonjour PaulF et Daima,

Votre post m'a interpellé..
Les build-up avec Dosimex on en a bavé.. une longue histoire

Les écarts constatés, supérieur à un facteur 2 dans un sens ou dans l'autre avec MCNP m'ont surpris a priori.
Du coup j'ai fait un calcul déterministe avec Dosimex et un calcul Monte-Carlo avec RayXpert :
- Cs 137 1TBq source ponctuelle
- Ecran 9 cm de béton (interne) + 4 cm de plomb (externe)
- d= 20 cm

Résultats :
- RayXpert  : 9,39 mSv/h (+/- 10%)
- Dosimex : 8,34 MsV/h avec un build-up de 2,24.

A noter qu'avec Dosimex le BU composé prend en compte automatiquement le matériau avec le µx le plus élevé, le calcul étant fait pour chaque émission, soit la méthode 2, mais sans demander à l'utilisateur de se gratter la tête.

Bref au bout du bout on a bien en gros le même BU qu'avec MCNP méthode 2 mais surtout un écart de 10% seulement entre calcul MC et calcul déterministe. loin d'un facteur 2

Donc effectivement les écarts me surprennent aussi a fortiori.
Et comme pour tout écart il faudrait creuser pour comprendre d'où ils viennent, on apprend toujours des trucs.
Affaire à suivre
Gluonmou

Salut Gluonmou,

Gluonmou a écrit:

Les build-up avec Dosimex on en a bavé.. une longue histoire

Je ne sais pas si tu as le temps ou l'envie de nous écrire un petit post didactique vis à vis de ça mais je serais fort intéressé d'avoir tes lumières là dessus.

Personnellement je comprends pas assez bien le phénomène pour savoir qu'est ce qui ne va pas au niveau de Microshield vis à vis de la modélisation effectuée plus haut : problème dans le code de calcul, mauvaise utilisation

Pour ce qui est de la compréhension du build-up le principe est simple, en soi. C'est la prise en compte de la composante diffusée dans une méthode de calcul qui se contente de faire disparaitre les photons qui interagissent sur la ligne droite entre la source et le point dose. La prise en compte de cette composante additive ne peut être calculée qu'à l'aide de codes Monte-Carlo qui eux suivent les photons dans toute leurs histoires. Il existe des méthodes déterministes de haute volée qui mettent en musique les équations de transport de Bolztmann. De tel codes sont utilisés par exemple dans la conception des armes...Dans une arme thermonucléaire par exemple on utilise la diffusion concentrique des photons du premier étage à fission pour comprimer le second étage de fusion.

Dans les codes déterministes de base tel que µshield on utilise un coefficient correcteur multiplicatif calculé avec des codes Monte-Carlo, et on trouve sur le marché des tableau (doc ANSI/ANS 6.4.3, 1991) pour quelques matériaux dont l'eau, le plomb, le béton pour des µx de 0 à 40 et des énergies de 15 keV à 15 MeV, en gros.
On avait galéré avec les modélisations de Taylor qui fittent ces coefficients. Alors que déjà tout simplement il faut prendre les tableaux et interpoler les valeurs. Cà c'est le gars de µshield qui me l'a gentiment dit, ils utilisent le même document

Mais surtout pour quelques valeurs en énergie et pour de faibles valeurs de µx les coefficient de buid-up sont tels que l'on a un DED plus élevé avec écran que sans écran. Et là on était attendu au coin du bois par des gens qui connaissaient bien ce problème, et on s'est fait assassiner en public. Ils avait eu la gentillesse de me prévenir, mais on aurait préférer une discussion constructive
Voir la première page du post consacré à Dosimex, un message posté le 25 décembre (petit papa Nioel).
Je connaissais bien l'auteur de ce mot doux, qui avait initialement accepté de participer à notre projet jusqu'à ce qu'il se rappelle au bout de 3 mois qu'il avait en carton l'écriture d'un bouquin.Comme disait l'autre, ce qui ne nous tue pas nous rend plus fort

Bon, depuis de notre coté on a calmé ces coefficients de build -up pour éviter ce genre de résultats désagréables, et pour beaucoup de valeurs testées ça marche pas trop mal.
ça reste quand même le point faible des codes déterministes de ce genre. On y gagne sur le temps de calcul.
Un code MC avec un écran de 40 µx  (atténuation 1E-18) , ça fait 33 cm de plomb ou 339 cm de béton ! faut avoir le temps. J'avais fait des calculs avec 1 m de béton avec RayXpert, ça tournait toute la nuit ..
C'est le point faible des codes MC.
Pour creuser plus sur le BU j'avais écrit un document, dessus, si ça t'intéresse, par mp. Car en pratique le BU ne dépend pas que de l'épaisseur de l'écran, mais aussi des dimensions latérales et de la position de l'écran entre la source et le détecteur. Et pas qu'un peu
Par contre si tu pouvais refaire le scenario que j'ai donné avec µshield et MCNP, pour comparer...

Du coup je suis allé voir les résultats que j'avais obtenu dans un benchmark pour nos dossiers de validation pour des écrans significativement épais.
Avec 50 Ci de Co 60 à 1 m avec des épaisseurs de bétons de 40, 80 puis 100 cm. Dans les 2 derniers cas RayXpert avait mouliné toute la nuit .


Ces résultats appelle 2 remarques :
1 )Je reste agréablement surpris des faibles écarts obtenus, alors que les coefficients de build-up ne sont pas à la marge, ce n'est pas une correction epsilonnesque. Comme quoi ces coefficients tiennent la route, au moins dans ce cas là.

2) Et justement de telles valeurs de build-up montre que dans ces cas là la composante diffusée est totalement dominante. Derrière 1 m de béton on ne recueille quasiment que du diffusé. La composante primaire fait environ 10 %de la dose. D'où l'importance de cette correction de build-up. A mes yeux c'est plus qu'une correction du coup. Une correction c'est genre "j'en rajoute un chouïa"

Une dernière remarque pendant que j'y suis : dans la diffusion dans un écran, effet de ciel ou rétrodiffusion par exemple, il n'y a pas de "correction de build-up" car il n'y a pas dans de tels cas de ligne droite. Il faut alors calculer réellement la composante diffusée, il n'y a pas de composante primaire. C'est une autre histoire

A propos d'effet de ciel, j'ai fait la semaine passée des calculs d'effets de ciel dans le ciel (en général on diffuse plutôt dans des murs ou des plafonds en béton) pour des cas réels de gammagraphie sans plafond justement avec 100 Ci d'I 192
Voilà ce que ça donne avec RayXpert sans le ciel (j'ai divisé la densité de l'air du monde par 1000)



On obtient une source collimaté  vers le haut, et rien dans le dosimètre à 100 m à droite

Et  voici ce que ça donne avec un vrai ciel qui diffuse (là encore c'est du tracking Monte-Carlo avec RayXpert) :



On a ici une dose en diffusé pur 100 m à droite..
C'est aussi calculable en déterministe, avec l'équation de Klein et Nishina et quelques astuces.Le résultat colle bien

Plus précisément dans ce cas précis, qui dépend fortement de l'angle de collimation, on a 2 µSv/h par effet de ciel à 100 m
En ligne droite, en levant les protections, on aurait 51 µSv/h sans tenir compte de l'air, et 50 µSv/h en tenant compte de l'air. Le Bu est assez élevé avec 100 m d'air (équivalent en gros à 10 cm d'eau) : 3,5.
Et on est dans le cas où la diffusion compense l'atténuation
Ce qui se comprend car avec de telles énergies dans ces matériaux  lesphotons ne font que diffuser, il n'y a pas d'absorption, ou si peu

Hello Gluonmou,
RayExpert à l'air de vraiment bien fonctionner (je ne le connais pas). En tous cas, pour des problèmes de radioprotection "tout venant", Dosimex donne vraiment de trés bons résultats et est très facile d'accès. Microshield fonctionne aussi trés bien si on lui demande que les choses qu'il sait faire. Pour la manipulation de SNS par exemple, rien de mieux que Dosimex...
Cordialement.
PS: Je n'ai rien à voir avec les concepteurs de Dosimex!

Merci Paul F pour vos appréciations sur Dosimex (je confirme que vous n'êtes pas un agent infiltré payé par Dosimex)
RayXpert est pou rmoi la Rolls des codes Monte-Carlo, avec une interface assez simple à mettre en oeuvre
Le mode tracking est vraiment pédagogique. Le mode cartographie est lui aussi intéressant, comme par exemple ce zonage dans un blockhaus de gammagraphie avec une chicane