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INTERCOMPARAISON EUROPEENNE D’UTILISATEURS DE CODES MONTE CARLO POUR LE CALCUL D’INCERTITUDES SUR LE

KERMA DANS L’AIR AUPRES D’UNE SOURCE DE CESIUM-137

Loïc de CARLAN, Jean-Marc BORDY et Jean Gouriou

CEA-LIST/LNHB

Codes de calcul en radioprotection, radiophysique et dosimétrie, 28‐29 Avril 2010, Musée Peugeot, Sochaux 2

- P4 - PHOTON IRRADIATION FACILITY :

UNCERTAINTY BUDGET ON AIR KERMA

Proposé par H. Vincke, C. Hranitsky et J.M. Bordy

Uncertainty Assessment in Uncertainty Assessment in

Computational Dosimetry:Computational Dosimetry: A comparison of ApproachesA comparison of Approaches

Etude réalisée dans le cadre du 6ème PCRD, programme CONRAD WP4 coordonné par G. Gualdrini

Groupe “dosimétrie numérique”


But de l’exercicekerma

dans l’air (50 cm)

Etude du bilan d’incertitudes d’un irradiateur au 137Cs

Grandeurs d’interêt : Kerma dans l’air, profil du Kerma et Distribution de la fluence spectrale

Intérêt de l’exercice : pouvoir estimer des incertitudes impossibles à estimer

par des mesures grâce au calcul MC.


Géometrie du problème

plomb

Alliage Tungstène

Air

source

Kerma dans l’air (50 cm)

Source

CsCl

Aluminium

Fer (encapsulation)


Questions aux participants

Q1 : seule question obligatoire : analyse de l’incertitude sur le kerma dans l’air en faisant varier séparément différents paramètres dans la géométrie : position de la source, densité des matériaux, diamètre du collimateur …

+ Q0 : Valeur de “référence” (conditions initiales) du Kerma dans l’air @50 cm (non demandée mais très utile)

Q2 : Influence de l’encapsulation de la source sur le Kerma, la fluence et le profil du faisceau

Q3 : influence du collimateur sur le Kerma, la fluence et le profil du faisceau

Q4 : influence du volume d’air autour de la source sur le Kerma & la fluence


Pays participants et codes utilisés

12 instituts / 10 pays

RU (1), REPUBLIQUE TCHEQUE (1), EU (2), RUSSIE (1), ALLEMAGNE (1), POLOGNE (1), ESPAGNE (1), SUISSE (2), PORTUGAL (1), FRANCE (2)

repartition par code

0

1

2

3

4

5

MCNP

MCNPX

EGSnrc

BRAND

(home m

ade)

AMOS (h

ome ma

de)FLU

KA

PENELO

PE

nom

bre


QO : valeur de “référence” dans les conditions

initiales du Kerma dans l’air


QO : valeur de “référence” dans les conditions initiales du Kerma dans l’air

Valeur de référence du Kerma : écart relatif à la moyenne

-20.0%

-16.0%

-12.0%

-8.0%

-4.0%

0.0%

4.0%

a) E

GSn

rc

b) M

CNP5

c) M

CNP

5

d) B

RAND

e) A

MO

S

f) M

NCP

X 2.

6bg)

MNC

PX 2

.6b

h)M

CNP

X 2.

5f

i) M

CNP5

j) M

CNPX

k) F

LUKA

l) PE

NEL

OPE

m) M

CNP4

c2

1.4 % (excluant b)Échant. de la source

Source réelle

Bon accord


Q1 : Bilan d’incertitudes en fonction de la variation de

différents paramètres


Kair (50 cm)

1) Position de la source


Kair (50 cm)

2) Position paroi arrière de l’irradiateur


Air kerma (50 cm)

3) Diamètre des anneaux du collimateur


Kair (50 cm)

4) Densité de l’alliage de tungstène

densité alliage


Kair

(50 cm)

5) Densité source (CsCl)

Densité de la source


Kair

(50 cm)

6) Position de la source (facultatif)


Kair (50 cm)

7) Diamètre chambre source (facultatif)


Kair (50 cm)

8) Epaisseur des anneaux du collimateur (facultatif)


Kair (50 cm)

9) Densité de l’aluminium (facultatif)

Densité Alu.


Kair (50 cm)

densité fer

10) Densité du fer (facultatif)


Kair (50 cm)

densité plomb

10) Densité du plomb (facultatif)


12) Energie de coupure (facultatif)

+ … autres paramètres décidés par chaque participant


variation du Paramètre

Variation du KERMA

X

X

u

kair / x

approche pour calculer kair/x

Interpolation linéaire

Kair = ( kair / x)*u

uMC / Kair < 0.1


1S S. u

beaucoup d’incompréhensions

Tableau à remplir par les participants


Delta Kerma/DX

0.000000001

0.00000001

0.0000001

0.000001

0.00001

0.0001

déca

l. Axe

Vol. c

hamb

redia

mètre

anne

aux

dens

ité al

liage

-Wde

nsité

sourc

e

pos.

Sourc

e (pro

f.)dia

mètre

cham

bre

épais

seur

anne

aux

dens

ité Al

dens

ité Fe

rde

nsité

Pba) EGSnrc

b) MCNP5

c) MCNP5

d) BRAND

e) AMOS

f) MNCPX 2.6b

g) MNCPX 2.6b

h)MCNPX 2.5f

i) MCNP5

j) MCNPX 2.5.0

k) FLUKA

l) PENELOPE

m) MCNP4c2

Variation d’une décade …

S=( kair / x)

X


~ la moitié des valeurs > 0.1

uMC/Delta kerma

0.001

0.01

0.1

1

10

décal.

A xe

Vol. c

hambre

diamè

tre an

neaux

dens ité

alliag

e-Wden

s ité so

urce

pos. S

ource

(prof

)dia

mètre

cham

bre

épaiss

eur an

neau x

dens ité

Alden

s ité Fe

rden

s ité Pb

a) EGSnrc

b) MCNP5

c) MCNP5

d) BRAND

e) AMOS

f) MNCPX 2.6b

g) MNCPX 2.6b

h)MCNPX 2.5f

i) MCNP5

j) MCNPX 2.5.0

k) FLUKA

l) PENELOPE

m) MCNP4c2

uMC / kair (


importantes disparités

DK/Kref (%)

0.0000%

0.0001%

0.0010%

0.0100%

0.1000%

1.0000%

10.0000%

déca

l. Axe

Vol. c

hamb

re

diamè

tre an

neau

x

dens

ité al

liage

-Wde

nsité

sourc

e

pos.

Sourc

e (pro

f.)

diamè

tre ch

ambre

épais

seur

anne

aux

dens

ité Al

dens

ité Fe

rde

nsité

Pb

a) EGSnrcb) MCNP5c) MCNP5d) BRANDe) AMOSf) MNCPX 2.6bg) MNCPX 2.6bh)MCNPX 2.5fi) MCNP5j) MCNPX 2.5.0k) FLUKAl) PENELOPEm) MCNP4c2

Incertitude relative de chaque paramètre pour chaque participant


Conclusions Attrait important : 13 participants de 10 pays

Beaucoup de données collectées : beaucoup de paramètres avec beaucoup de configurations

Approche specifique pour le calcul du bilan d’incertitudes

u ~ 0.7 % (k=1) :

densité de la source : 0,6 % (+/- 0,2 g/cc)

distance : 0,3 % (+/- 1 mm)

autres paramètres

grandes disparités dans la résultats de la question Q1 dues (i) faible sensibilité du kerma avec la variation des paramètres: UMC /K trop élevé car temps calculs parfois prohibitifs

(ii) facteur humain dans la paramétrisation des simulations : géométrie et exploitation des résultats (ange solide, normalisation…)


PerspectivesProposition de modélisation d’un accélérateur médical et comparaison avec des mesures expérimentales

Ajustement des paramètres de modélisation avec des mesures expérimentales dans l’eau①

② Comparaison simulations et mesures pour des fantômes inhomogènes

Proposition dans le cadre d’Eurados WG6 : “numerical dosimetry”• Proposition faite en avril-Mai• Résultats à fournir pour Juin 2011• Workshop – Juin 2012

Diapositive numéro 1- P4 -�PHOTON IRRADIATION FACILITY :�UNCERTAINTY BUDGET ON �AIR KERMABut de l’exerciceGéometrie du problèmeQuestions aux participantsPays participants et codes utilisésDiapositive numéro 7QO : valeur de “référence” dans les conditions initiales du Kerma dans l’airDiapositive numéro 91) Position de la source2) Position paroi arrière de l’irradiateur3) Diamètre des anneaux du collimateur4) Densité de l’alliage de tungstène5) Densité source (CsCl)6) Position de la source (facultatif)7) Diamètre chambre source (facultatif)8) Epaisseur des anneaux du collimateur (facultatif)9) Densité de l’aluminium (facultatif)10) Densité du fer (facultatif)10) Densité du plomb (facultatif)12) Energie de coupure (facultatif)approche pour calculer kair/xTableau à remplir par les participantsDiapositive numéro 24Diapositive numéro 25Incertitude relative de chaque paramètre pour chaque participantConclusionsPerspectives

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