MCNP使用说明经典版

MCNP摘要简介输入文件基础几何描述源的描述计数描述材料，物理成分和数据高级计数描述高级几何描述各种简化临界问题第1页/共163页MCNP简介对Unix的熟悉运行MCNP绘制MCNP几何图象MCNP输入文件结构第2页/共163页学习目的——MCNP简介懂得怎样用Unix命令行运行MCNP懂得MNCP文件名的惯例能够使用绘图工具描述几何形状第3页/共163页运行MCNP%>mcnpi=<filename>o=<filename>[options]Options(选项） i 处理输入文件 默认值

p 绘图

x 处理截面 默认值

r 粒子传输 默认值

z 标绘计数结果 标绘截面第4页/共163页运行MCNP%>mcnpi=<文件名>o=<文件名>[选项]默认文件名

inp 输入文件

outp ASCII输出文件

runtpe 二进制重启文件通过命令行改变默认值

%>mcnpinp=exloupt=exlorun＝exlr

%>mcnpname=exl

第5页/共163页练习1a运行一次 %>mcnpi=demo1－什么文件被创建？再运行一次 %>mcnpi=demo1－这时候什么文件被创建？第6页/共163页不要使用默认文件名始终清楚地定义文件名 －或者

i=inNameo=outNamer=runName n=baseName i=innamen=baseOutName这将会防止你覆盖先前地计算结果这将会帮助你知道哪一个结果是正确的第7页/共163页练习1b运行一次 %>mcnpn=demo1－什么文件被创建？再运行一次 %>mcnpi=demo1n＝demo1_－这时候什么文件被创建？第8页/共163页绘制几何图象计算机上的二维几何图象显示能够用来检查几何问题的很多方面： 栅元和表面序号 材料密度 材料位置几何错误用红色虚线显示经常绘图检查几何结构第9页/共163页练习2a绘制图象 ％>mcnpi=demo1n=demo1_ip —概念 图象放大 全景显示 改变方向 验证材料，栅元，表面，密度等第10页/共163页学习目标：输入文件基础了解MCNP中的物理单位了解MCNP输入文件三个主要部分了解MCNP输入文件的格式规定了解MCNP输入文件的简写特点第11页/共163页MCNP中的物理单位长度：cm能量：MeV时间：刹（10-8s）温度：MeV(KT)原子密度：1024原子/cm3质量密度：g/cm3截面：靶（10-24cm2）第12页/共163页MCNP输入文件标题卡栅元卡 要求空行分隔曲面卡 要求空行分隔数据卡 推荐空行作为结束第13页/共163页MCNP输入文件格式每行最多80个字符不含控制字符，比如：Tab注释行： —标题卡之后的任何位置都可插入 —第一列是字母“C”，且随后四个空格 —从输入数据之后的$符号后开始以上三种情况可以单独或同时存在第14页/共163页输入简写nR：表示将它前面的一个数据重复n遍 例如：24R=>22222nI：表示在与它前后相邻的两个数之间插入n个线性插值点。 例如：15I7=>1234567xM：表示它前面的数据与x之积 例如：54M=>420nJ：表示从它所在位置跳过n项不指定的数据而使用缺省值。第15页/共163页输入简写规则如果n(R,I,J)中的n缺省，则假设n=1。如果xM中的x缺省，则致命错误。nR前面必须放有一个数或由R或M产生的数据项。nI前面必须放有一个数或由R或M产生的数据项，后面还要跟有一个常数。xM前面必须放有一个数或由R或M产生的数据项。nJ前面可以放除了I以外的任何内容。第16页/共163页输入文件第17页/共163页MCNP教程简介输入文件基础几何描述源的描述计数描述材料，物理成分和数据高级计数描述高级几何描述各种简化临界问题第18页/共163页MCNP几何几何基础快速开始曲面组合曲面Macrobodies栅元特性例子第19页/共163页学习目标：几何懂得四种定义曲面的方法懂得怎样由曲面创建栅元了解Macrobodies的定义细节懂得进行曲面变换懂得何时使用特殊曲面第20页/共163页几何基础“universe”根据材料和特性被分成不同的区域整个无穷的universe必须包括在几何模型之内几何的基本单位是栅元所有的栅元都由闭合曲面定义所有的曲面都能将universe分成两部分第21页/共163页曲面由方程定义曲面由方程及参数确定例如：一个球心在原点半径为R的球jsoR平行于y轴半径为R的圆柱 jc/yxzR垂直于z轴的平面 jpzz

第22页/共163页栅元中的复合曲面栅元中的点和曲面的关系通过栅元对曲面的坐向联系起来：“+”和“-” —曲面将universe分为两个半区布尔算符 —将不同的半区与创建的栅元联系起来交（Intersection)联（Union)余（Complement)第23页/共163页坐向栅元中所有的点都通过坐向与定义栅元的曲面联系起来。坐向说明了栅元中的点在曲面的那一边+正的坐向对于开放曲面（平面)，点在曲面的坐标轴正方向；对于封闭的曲面（球，圆柱等），点在曲面以外。+负的坐向对于开放曲面（平面)，点在曲面的坐标轴负方向；对于封闭曲面（球，圆柱等），点在曲面以内。 第24页/共163页栅元的复合曲面：

交同时满足两个坐向的空间算符输入：在两个曲面号中用空格2–1只表示同时满足坐向+2和坐向-1的空间区域第25页/共163页栅元的复合曲面：

联任意满足两个坐向之一的空间算符输入：在两个曲面号中用冒号:2:–1表示任意满足坐向+2和坐向-1之一的空间区域第26页/共163页栅元的复合曲面：

余表示栅元之外的空间算符输入：在曲面号前用##5表示栅元5之外的空间余以后的区域可以和其他区域进行交和并的运算-2#5代表曲面2之内且在曲面5之外的区域。第27页/共163页栅元栅元输入卡包括三个部分栅元号:1-9999栅元内容材料号材料密度>0，表示原子密度<0，表示质量密度复合曲面第28页/共163页练习截面测量实验中央有一个圆柱孔(R=2cm)的铍球(R=25cm)。孔的中央有一个氚靶（厚0.5cm，R=2cm）铍球嵌在半径为40cm的混凝土球壳内。第29页/共163页四类MCNP曲面方程定义曲面平面，球，圆柱，圆锥，圆环，任意的二次曲面Macrobodies基于闭合图元的复杂曲面用点定义对称曲面平面，线性曲面或二次曲面由三个点定义一般平面一般平面第30页/共163页MCNP曲面：方程定义基本格式（Chapter3,sectionIII.A,Table3.1,p3-12)jnalist j：曲面号：1—9999

n：缺省值为0，表示不进行任何坐标变换 >0：用TRn卡对曲面坐标变换 <0：曲面j是伴随曲面n的周期边界

a：方程助记名

list：方程描述的数据项第31页/共163页MCNP曲面：圆锥圆锥的等式定义了两个“叶”。参数中额外的条目是用来区分“正叶”和“负叶”的只有在圆锥平行于轴的时候才有效第32页/共163页MCNP曲面：Macrobodies有限的“模块”构成的曲面（Chapter3,SectionIII.D,Table3.1,p3-12)BOX 任意指向的正交框RPP 直角平行六面体所有的表面垂直于各自的轴SPH 球与方程表示的球是一样的RCC 直圆柱体轴与底面垂直，但是方向任意RHP(HEX) 直六面棱柱与RCC相似但底为任意的六边形第33页/共163页MCNP曲面：Macrobodies“坐向”与其他封闭曲面相类似+正的坐向，点在曲面以外。+负的坐向，点在曲面以内。 能够与其他类型的曲面相复合从能够被分别索引的“面”构造第34页/共163页Macrobody的“面”面是按顺序编号的（见说明书21）参考使用Macrobody编号和“面”编号MacrobodyRCC的圆柱侧面j=55.1MacrobodyRPP的ymax平面j=1010.3第35页/共163页MCNP曲面：

用点定义对称曲面用面上的一到三个点描述，且面关于X,Y或Z轴对称。（见16）每一对坐标点定义曲面上的一个点第一个坐标：点离轴的距离第二个坐标：点离轴的半径第36页/共163页MCNP曲面：

用点定义对称曲面一个点：定义一个平面两个点：定义平面或者线性曲面（圆柱、圆锥）三个点：定义平面、线性曲面或者二次曲面（球或者一般的二次曲面）所有的点都在同一叶上所有的叶必须是可定义的如平面、线性曲面或者二次曲面第37页/共163页MCNP曲面：用三点定义平面任意三点定义一个平面所产生的平面方程系数遵循原则原点是负方向(0,0,∞)是正方向(0,∞,0)是正方向(∞,0,0)是正方向》致命错误第38页/共163页曲面坐标变换TRn坐标变换卡（见30）TRnOxOyOzBxx’Byx’Bzx’Bxy’Byy’Bzy’Bxz’Byz’Bzz’Mn：变换号，与曲面匹配OxOyOz，变换的原点位移矢量Bxx’…’Bzz’变换的旋转矩阵（余弦或度*）M1意味着位移矢量是辅助坐标系的原点在基本坐标系定义的位置－1意味着位移矢量是基本坐标系的原点在辅助坐标系定义的位置第39页/共163页曲面坐标变换有时候对标准曲面进行坐标变换比直接定义一个复杂曲面更加容易例子：轴平行于(1,1,0)的圆柱怎样直接写出等式定义？替代方法用等式定义x轴的圆柱进行45度角的变换第40页/共163页练习继续上一章的练习使用macrobodies将混凝土球壳替换成立方体在铍球内使用圆锥形孔代替圆柱孔，在靶处半径2cm，外表面半径4cm。混凝土球壳处仍为半径4cm的圆柱孔。需要用到半径1cm，与原来的孔夹角为60度的圆柱孔进行检验这个检验孔是号角状的，靠近靶处半径1cm，靠近铍球表面处半径2cm，中间半径1.2cm。第41页/共163页MCNP栅元：栅元基本特性栅元不仅仅是指几何形状，还包括材料：定义栅元中用来输运和反应的截面重要性： 基本用途：把无用的universe和物理模型分离开来高级用途：改进问题的统计结果第42页/共163页MCNP栅元：材料定义Mn材料卡—在输入文件的数据卡部分（见pg3-108)提供了材料所含元素或同位素的原子比例或重量百分比Mnzaid1frac1zaid2frac2…zaidnfracnn 材料号，与栅元卡中条目匹配zaid 根据原子序数和原子量定义的同位素ID通常：zaid=Z*1000+AA=0，代表天然元素对于特殊的截面库有可选条目 zaid.xsidfrac 元素在材料中的原子比例或重量百分比（若为负值)MCNP将会自动归一化第43页/共163页MCNP栅元：材料定义示例M192235–4.592238–95.58016–13.5含丰度为4.5%的铀235的氧化铀（核燃料）M25700078800021空气的近似M110010.580160.2560120.25少量的杂质一般是不重要的钢含有23种不同的元素M42600088.8240009740002250000.5140000.2560000.1第44页/共163页MCNP栅元：重要性每个栅元都有重要性标准的重要性为1不同的数值用来表示重要性的递减如果重要性为0，粒子在此栅元中不予考虑终结粒子历史剩下的universe重要性为0第45页/共163页MCNP栅元：重要性的定义IMP:n,IMP:p,IMP:e,IMP:n,p等两种方法定义重要性在栅元描述卡中，曲面描述之后定义13 -8 -12#(-3–5) IMP:n=140 1:-4–5 IMP:n=0作为数据卡，每个栅元对应一个数字IMP:n1110 $For4cells第46页/共163页整个历史的描述源的定义这是必须的:没有源就没有粒子问题截断条件可选的:没有截断条件，问题将永远计算下去计数可选的:没有计数就不会知道任何计算结果第47页/共163页源的描述通用源卡SDEF定义了如下内容粒子在哪里创建栅元，曲面，(x,y,z)粒子在何时创建粒子的能量和方向粒子权重粒子类型默认值在零点零时刻创建，E=14MeV，各向同性，权重为1第48页/共163页问题截断卡两种主要的截断粒子数目 NPS计算时间 CTME（以分为单位）个别粒子的其他截断CUT 对每个粒子定义了最大时间，最小能量等ELPT对每个栅元定义了最小能量第49页/共163页计数用来提供物理量的估计计数Fn:aj1j2j3…jNTn 计数号，最后一位定义计数类型a 计数粒子标志符：n,p,eji

计数所在的区域T 可选：所有计数区域合集的计数第50页/共163页计数类型表面计数1 穿过曲面的积分流量2 穿过曲面的平均通量栅元计数4 一个栅元的平均通量6 一个栅元的平均沉积能量7 一个栅元的平均裂变沉积能量特殊计数5 一个点或环探测器的通量8 一个脉冲幅度探测器的通量第51页/共163页练习以前面的问题为基础建立完整的模型加入材料定义和栅元重要性加入默认源计算100000个粒子对铍球外表通量计数第52页/共163页MCNP几何总结四种定义曲面的方法方程，macrobodies，一般平面，对称旋转逻辑算符把曲面与栅元联系起来逻辑算符：交，并，余栅元说明还需要材料和重要性macrobodies是由“面”构成的“面”类似其他曲面，但被内在描述曲面可以任意进行坐标变换第53页/共163页MCNP教程简介输入文件基础几何描述源的描述计数描述材料，物理成分和数据高级计数描述高级几何描述各种简化临界问题第54页/共163页MCNP源的定义源的粒子特性独立分布体积源和曲面源内嵌函数非独立分布源的检查第55页/共163页学习目标：源知道粒子源必要的增殖特性能够使用各种独立的样本分布能够在笛卡尔坐标，柱坐标和球坐标下定义体积源和球面源懂得使用内嵌的PDF函数能够使用非独立样本分布能够检查使源的产生正确第56页/共163页源的描述通用源卡SDEF定义了如下内容粒子在哪里创建栅元，曲面，(x,y,z)粒子在何时创建粒子的能量和方向粒子权重粒子类型默认值在零点零时刻创建，E=14MeV，各向同性，权重为1第57页/共163页通用源卡基本语法(1)SDEF var1=spec1var2=spec2…(p3-50)

标量 向量(xyz) 位置 X,Y,Z POS

时间 TME

能量 ERG

方向 DIR VEC

权重 WGT

类型 PAR

几何约束 CEL,SUR

第58页/共163页通用源卡基本语法(2)变量说明有三种形式显值ERG=2能量为2MeV分布号ERG=D1能量由1号分布定义相关分布ERGFPOSD2能量是位置的函数，且从分布2抽取第59页/共163页源的粒子类型只允许一种粒子PAR=(必须清楚，且没有分布）1 中子2 质子3 电子MODE卡（问题类型卡）必须支持粒子类型默认值是MODE卡支持的最小数字第60页/共163页独立分布四种概率分布柱状图第61页/共163页独立分布四种概率分布柱状图离散的第62页/共163页独立分布四种概率分布柱状图离散的分段线性第63页/共163页独立分布四种概率分布柱状图离散的分段线性复合第64页/共163页源信息卡SIn type I1I2…Ikn 分布号type(类型） H:柱状直方分布L:离散的源变量值A:线性分段值S:复合值Ik 依赖于类型的源变量值或分布号 H:直方图分布的箱边界L:离散的源变量值A:定义概率分布的点S:次分布号第65页/共163页源概率卡SPn option P1P2…Pkn 分布号option(说明） 空格:H或者L分布的箱概率，A分布的概率密度D:H或者L分布的箱概率C:H或者L分布的积累箱概率V:对于栅元分布概率与栅元体积成正比（乘以Pi）Pi 源变量概率第66页/共163页直方分布Ik

定义直方分布箱的边界必须单调上升Pk

定义下列任何一种每一个箱的相对概率每一个箱的积累概率P1必须是0MCNP将会对{Pi}重新归一第67页/共163页直方分布示例在(-1,1)之间的均匀分布SI1 -1 1SP10 1五个箱且中间的概率最大SI1 H -1 -.6 -.2 .2 .6 1SP1D 0 1 2 3 2 1与上相同,使用累计概率SI1 -1 -.6 -.2 .2 .6 1SP1C 0 1 3 6 8 9第68页/共163页离散分布Ik

定义离散变量值不需要单调上升Pk

定义下列任何一种每一个值的相对概率每一个值的积累概率MCNP将会对{Pk}重新归一第69页/共163页离散分布示例相同的边界分布SI1 L-11SP1-1 1五个值且中间的概率最大SI1 L-1 -.5 0 .5 .1 SP1D 1 2 3 2 1 与上相同,使用累计概率SI1 L-1 -.5 0 .5 .1 SP1D 1 3 6 8 9 向量分布SI1 L 000 111 234 987SP1 1 2 1 3第70页/共163页分段线性分布Ik

定义分段线性分布的点必须单调上升分段线性区间的最小值和最大值Pk

定义分段线性区间每一点上的值Pk和Pk通常为0，但不做要求MCNP将会对{Pk}重新归一在点之间的概率分布是线性内插的第71页/共163页线性内插分布示例从0到1的倾斜分布SI1 A0 1SP10 1锯齿分布SI1 A -1 -.5 0 .5 1SP1 0 1 0 1 0余弦平方分布近似SI1A 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91SI1 10.900.650.350.1000.100.350.650.901第72页/共163页定义源的位置体积源可以在三种坐标系统内定义直角坐标,柱坐标,球坐标表面源可以定义为简化的体积源,具有曲面特征位置的取样以源的类型为基础源的位置约束在特殊的栅元或曲面内第73页/共163页直角坐标下的体积源提供X,Y,Z的分布例子：在2×2×2的箱内的均匀源

SDEFX=D1Y=D2Z=D3 SI1 -1 1 SP1 0 1 SI2 -1 1 SP2 0 1 SI3 -1 1 SP3 0 1 第74页/共163页直角坐标下的体积源在2×2×2的箱内特殊的非自然分布 SDEFX=D1Y=D2Z=D3 SI1 -1 0 1 SP1 0 1 2 SI2 A -1 1 SP2 0 1 SI3 A -1 0 1 SP3 0 1 0 第75页/共163页柱坐标下的体积源SDEF变量POS，AXS，RAD，EXT圆柱的轴沿着AXS方向通过POS在一个以RAD的抽样值为半径的 圆上均匀抽取粒子的位置圆位于在离开POS的一定距离且 垂直于AXS的一个平面上，这个 距离是EXT的抽样值第76页/共163页柱坐标下的体积源柱坐标下源的缺省取样EXT 均匀取样RAD 幂函数取样 正比于r1一般举例均匀圆柱表面源在SIn卡上填写两端离POS的距离EXT在SIn卡上填RAD的内半径和外半径圆柱体积源表面的内半径为0第77页/共163页柱坐标下的体积源举例2cm长的燃料芯块均匀源，中心在原点，轴为X轴，直径1cmSDEFPOS=000AXS=100EXT=D1RAD=D2SI1 -1 1 SP10 1 SI2 0 0.5SP2-211 上列燃料芯块外表面的均匀源SDEFPOS=000AXS=100EXT=D1RAD=D2SI1 -1 1 SP10 1 SI2 0.4 0.5SP2-211 第78页/共163页柱坐标下的体积源举例仍为上列燃料芯块，中心(2,3,4)，沿(1,1,1)方向SDEFPOS=234AXS=111EXT=D1RAD=D2SI1 -1 1 SP10 1 SI2 0 0.5SP2-211第79页/共163页球坐标下的体积源SDEF变量POS，RAD不允许指定AXS和X,Y,Z球心在POSRAD为从球心到粒子均匀取样位置的距离RAD默认值为正比于r2的幂函数第80页/共163页球坐标下的体积源举例球心在原点，直径1cm的均匀源SDEFPOS=000RAD=D2SI2 0 0.5SP2-21 2 上面均匀源的外壳SDEFPOS=000RAD=D2SI2 0.4 0.5SP2-212 在三个不同位置的类似均匀源SDEFPOS=D1RAD=D2SI1 L 000 234 -5–4–3SP1 1 1 1SI2 0.4 0.5SP2-212 第81页/共163页曲面源曲面源可以看作简化的体积源曲面说明不是必需的，但是注意：不要在几何曲面上创建曲面源而不进行说明，所以要指明几何曲面SUR=n，或者把曲面源定义在未说明的几何结构之外对曲面说明后，MCNP将不会再次检查是否从该曲面取样第82页/共163页平面曲面源直角坐标下的源分布X，Y和Z，必须定义平面曲面SUR上的点应该定义源的方向VEC圆形的源分布POS定义分布的中心RAD定义分布半径SUR或AXS定义平面第83页/共163页平面曲面源举例2×2的箱均匀表面源SDEFX=D1Y=D2Z=1SUR=3.6SI1 -1 1 SP10 1 SI2 -1 1 SP20 1 R=2的圆柱侧面表面源SDEFSUR=4.3POS=000RAD=D1SI1 1 $默认取样正比于r 第84页/共163页球表面源没有表面说明时RAD为定值的简化的体积源不允许指定AXS和EXT区域内均匀分布有表面说明时RAD不需要AXS和EXT说明非均匀分布特点第85页/共163页柱表面源只看作简化的体积源指明RAD的定值不能用SUR=<cyl surf>否则出现 致命错误例子：长2cm，半径2cm，中心在原点沿X轴的圆柱测表面均匀源SDEFPOS=000AXS=100EXT=D1RAD=2.01SI1 -1 1 SP10 1 第86页/共163页点源两个方法说明点源的位置X,Y,ZPOS对于多个点源,X,Y,Z要求独立分布此时推荐使用POSPOS分布：SI1 L 000 111 234 987 SP1 1 2 1 3 第87页/共163页内部函数(Build-inPDFs)对于一些源变量，可以使用内部函数SPnfabn 分布号f 内部函数识别符ab 内部函数参数只能用于特定的变量（见p3-60,表3.4）参见特殊的缺省值和快捷方式（p3-61）第88页/共163页源的方向DIR：μ＝cosθ，是VEC和粒子飞行方向的夹角余弦VEC：DIR的参考矢量第89页/共163页源的方向默认值对于体积源（SUR=0)VEC ：缺省时产生各向同性分布DIR：μ由各向同性均匀抽取对于曲面源（SUR不等于0)VEC ：垂直于曲面，曲面用NRM表征DIR：在0到1之间由余弦分布抽取μ的线性样本第90页/共163页源方向举例沿X轴的激光束SDEF VEC=100 DIR=1…沿X轴方向上有向前的最大辐射的靶SDEF VEC=100 DIR=D1SI1 0 1SP1-21 5第91页/共163页复合的独立分布Ik

定义各级各个分布的离散变量值Ik＝0：使用变量的默认值Pk

定义各级各个分布的概率MCNP将会对{Pk}重新归一各个分布可以是独立的分布，也可以又是另外的复合分布，最高可以有20级。第92页/共163页复合分布举例辐射能谱通常既有离散能谱又有连续能谱。第93页/共163页复合分布举例辐射能谱通常既有离散能谱又有连续能谱。SI1 S D2 D3SP1 0.6 0.4SI2 A 0 0.5 1 1.9 2.0SP2 1 1 1.2 1.5 0SI2 L 0.6 0.89 1.32SP2 2 1 10 第94页/共163页相关源分布一个源变量可能与另一个源变量值的选取有关DSn option J1J2…Jkn 分布号option(说明） 省略或H:直方分布L:离散值S:复合值Jk 依耐于类型的源变量值或分布号 H:直方图分布的箱边界L:离散的源变量值S:次分布号第95页/共163页相关源分布DSnT I1J1I2J2…IkJkn 分布号Ik 独立变量的离散值Jk 相关变量的离散值如果找不到匹配的独立变量的抽样值，那么相关变量取它的缺省值当相关变量取缺省值时，通常使用T选择第96页/共163页相关源分布DSnQ V1S1V2S2…VkSkn 分布号Vk 独立变量的箱边界单调上升Vk的最大值必须不小于独立变量可能的最大值Sk 相关变量的分布号如果独立变量的样本抽取值在Vk-1和Vk之间时,由Sk分布抽取相关变量的值如果Sk=0,使用变量的缺省值独立变量使用内部函数时必须采取Q选择第97页/共163页相关源分布举例能量不同的两个点源SDEF POS=D1 ERG=FPOS=D2SI1 L500 -500SP1 1 1DS2 L5 10基于能量的不同角分布SDEF ERG=D1 DIR=FERG=D2SI1 H 0 2 6SP1 0 0.2 1DS2 S 3 4第98页/共163页栅元舍弃怎样从不规则形状的栅元体中均匀抽样？直角坐标下体积源：CEL=3第99页/共163页Cookie-cutter舍弃怎样从不规则形状的表面区域均匀抽样？定义一个特殊的栅元以适当的形状与曲面相交CCC=n第100页/共163页关于源的舍弃在取样以后(使用X,Y,Z或POS,RAD,EXT确定位置）如果(x,y,z)在栅元之外，舍弃并重新取样源变量EFF给定了取样效率的下限如果粒子接受率小于EFF,问题放弃默认值：0.01Cookie-cutter栅元不能取为问题中描述的真的几何形状第101页/共163页源的检查PRINT X1 X2 X3

数据卡如果PRINT卡（输出打印卡）不给出则产生最小的基本输出如果Xi不给出则产生最大输出如果Xi大于0则产生最小基本输出和{Xi}列表如果Xi小于0则产生最大输出和{Xi}列表见说明书3-135的表格表110给出了前50种源粒子第102页/共163页MCNP源的总结MCNP给出了大量的灵活的定义源的方法不同方式的独立分布复合分布相关分布内部函数栅元舍弃和Cookie-cutter舍弃源的定义很复杂，必须经常检查第103页/共163页MCNP教程简介输入文件基础几何描述源的描述计数描述材料，物理成分和数据高级计数描述高级几何描述各种简化临界问题第104页/共163页MCNP计数基本计数计数箱计数分段计数乘子计数箱乘子/归一化计数标记计数输出优化第105页/共163页学习目标:MCNP计数知道怎样选择正确的计数类型能定义计数箱能在几何上对计数分段知道使用计数乘子和找到乘子因子知道使用计数标记能够优化计数输出能够在运行时输出计数第106页/共163页Fn计数卡计数标签给出了物理量的估值Fn:aj1(j2j3)…jNTn 计数号,其最后一位定义类型a 计数粒子类型 n,p,ejN

计数区域T 可选：所有计数区域的总数或平均数括号内的项给出这些区域的总数或平均计数第107页/共163页计数类型表面计数1 穿过曲面的积分流量2 穿过曲面的平均通量栅元计数4 一个栅元的平均通量6 一个栅元的平均沉积能量7 一个栅元的平均裂变沉积能量特殊计数5 一个点或环探测器的通量8 一个脉冲幅度探测器的通量第108页/共163页计数单位计数类型 Fn单位 *Fn单位F1：曲面流量 粒子 MeVF2：曲面通量 粒子/cm2 MeV/cm2F4：栅元通量 粒子/cm2 MeV/cm2F5：探测器通量 粒子/cm2 MeV/cm2F6：能量沉积 MeV/g Jerk/gF7：裂变能量沉积 MeV/g

Jerk/gF8：脉冲幅度 pulse MeV第109页/共163页计数和Macrobodies不能在整个macrobody曲面上计数必须使用单独的“面”或者面的集合如果曲面5是macrobody的RCC(直圆柱体）F1: n5 将是错误的F1: n(5.15.25.3） 才是正确的 在某些情况下，消除的曲面（eliminatedsurface)不能用来计数（或者描述源）如果曲面2.3因为与另一个曲面相同而被消除，那么SUR=2.3在SDEF卡中错误F1: n2.3 在计数中错误 第110页/共163页定义计数箱在缺省情况下，计数是对所有能量、时间、角度、位置的平均积分用户可以定义下列每个量的计数箱能量箱——能谱余弦/角度箱——角度分布时间箱——瞬时特性分段箱——空间分布第111页/共163页能量、时间和余弦箱 En E1E2…Ek CnC1C2…Ck TnT1T2…Tkn 计数号n＝0时对于所有计数给出箱的缺省值余弦箱只在类型1时有效Ei

第i个能量箱的上限Ci 第i个余弦箱的上限（C1>-1）

Ti 第i个时间箱的上限MCNP将会自动给出时间箱和能量箱计数总和在余弦卡末尾填写T也可得到计数总和第112页/共163页计数分段通过几何划分对计数进行空间分段FSn S1S2…SkTn 计数号Si 标记的几何曲面T 可选的总的计数箱应用于计数n的每一个栅元或曲面可以要求SDn卡定义分段体积或面积第113页/共163页理解计数分段FS（分段计数）卡上的k个曲面将会创建k＋1个分段体积或曲面相对于曲面S1的坐向与数符相同的部分相对于曲面S2的坐向与数符相同的部分但在先前分段已记录过的部分除外相对于曲面Sk的坐向与数符相同的部分，但在先前分段已记录过的部分除外k+1

所有其余部分k+2

如果在FSn卡上有字符T，给出整个栅元或曲面的计数第114页/共163页计数分段的面积/体积

SDn(D11D12…D1m)(D21D22…D2m)…(Dk1Dk2…Dkm)n 计数号k

计数卡上的栅元或曲面数目m 计数卡上的分段数目Dij

第I个栅元或曲面上的第j个分段的面积，体积或质量在MCNP不能自动计算体积或面积时必须使用此卡第115页/共163页计数乘子FMn (binset1)(binset2)…Tn 计数号(binseti):箱组i,((乘子组1)(乘子组2)…衰减器组)T：可选项，给出所有箱的总计数用来计算以下列形式的通量函数表示的量C∫φ(E)R(E)dE在这里R(E)是一个算子，表示加或乘上一个响应函数（例如截面）第116页/共163页计数乘子组乘子组Cm (reactorlist1)(reactorlist2)…C 增殖常数对于计数类型4且C＝-1，则使用C=ρam 在材料卡上标识的材料号reactorlisti：反应表i，由空格（表示乘）和／或冒号（表示加）分开的反应号乘在加之前运算，且反应表内不允许括号(R1R2:R3)=(R1*R2)+R3(R1R2:R1R3)=(R1*R2)+(R1*R3)=R1*(R2+R3)计数乘子是C.R第117页/共163页一些计数乘子反应号中子 光子-1总的截面 -1非相干散射截面-2吸收截面 -2相干散射截面-3弹性散射截面 -3光电截面-4平均加热数 -4对生成截面-5γ产生截面 -5总截面-6总裂变截面 -6光子加热数-7裂变γ -8裂变Q 其它反应号见附录G16(n,2n) 的ENDF反应号17(n,3n)18(n,f)第118页/共163页计数衰减器组衰减器组C -1m1px1m2px2…C 增殖常数mi 材料号pxi 密度乘以衰减材料厚度 正值表示原子密度负值表示质量密度用计数乘子Ce-σ.px模拟粒子在衰减器中行为只有衰减材料较薄，不考虑散射效应时这样考虑第119页/共163页特殊的计数乘子特殊乘子组c -k c 增殖常数k 特殊计数乘子1 1/权重给出径迹数 2 1/速度给出中子总数第120页/共163页乘子箱Emn ME1ME2…MEkCMn MC1MC2…MCkTMn MT1MT2…MTkn 计数号n＝0时对于所有计数给出箱的缺省值余弦箱只在类型1时有效MEi：适用于能量箱i的乘子MCi：适用于余弦箱i的乘子(c1>-1)MTi：适用于时间箱i的乘子第121页/共163页箱的归一化乘子箱的一个主要用途是通过箱的宽度进行归一化标准箱对于每一个箱提供了全部的直方分布通过箱的宽度进行划分可以产生下列结果：每单位能量——能量箱每单位立体角——余弦箱每单位时间——时间箱第122页/共163页计数标记CFn C1C2…CkSFn S1S2…Skn 计数号当n=0时对于所有计数使用默认标记Ci

栅元标记编号Si

曲面标记编号当任何一个粒子离开栅元Ci或者穿过曲面Si时，把粒子轨迹打上标记可以标记的光子是由带标记的中子产生的光子第123页/共163页修改计数输出（打印层次卡）FQn a1a2…akn 计数号计数箱类型编码（按照默认顺序)F 栅元，曲面或探测器D 直接或者带标记U 用户S 分片断M 乘子C 余弦E 能量T 时间最后两项所对应的计数箱将做成一个表，分别对应表的竖向和横向。第124页/共163页修改计数输出如果指定了计数箱类型编码的子集，子集将会被放置到卡的末尾，而在它前面按照缺省次序安排未指明的字母FCn 计数注释卡可在输出文件中打印注释信息在计数被修改以后特别有用第125页/共163页交互式计数显示MCNP可以暂停以检查计数的中间状态（见附录B）Tally n将计数n设为当前计数以测绘Free q设置变量q{FDUSMCET}为X轴Fixed q n测绘变量q{FDUSMCET}的计数箱nLINLIN或者LOGLIN：切换Y轴的对数坐标第126页/共163页关于计数的更多主题环形探测器探测器响应函数微扰计数涨落绘制计数特殊处理第127页/共163页MCNP计数总结MCNP提供了一些物理量的计数能量箱，时间箱和角度箱便于进行更细致的分析计数分段允许存在简单的空间相关性计数乘子可以计算更多的物理量计数可以在计算过程中检测，而且其结果可以以不同顺序输出第128页/共163页MCNP教程简介输入文件基础几何描述源的描述计数描述材料，物理成分和数据高级计数描述高级几何描述各种简化临界问题第129页/共163页MCNP中的各种约简各种约简的语法截断数目控制调整取样部分确定性常见问题第130页/共163页能量和时间截断CUT：nTEWC1WC2SWTMn 粒子类型：N为中子，P为光子，E为电子T 最高截断时间，以刹为单位E 最低截断能量，以MeV为单位当粒子的寿命超过T时就被杀死当粒子的能量小于E时就被杀死缺省值中子：T为无限大值，E＝0.0MeV光子：T为中子寿命，E＝0.001MeV电子：T为中子寿命，E＝0.001MeV第131页/共163页权重截断CUT：nTEWC1WC2SWTMn 粒子类型：N为中子，P为光子，E为电子WC1WC2 权重截断SWTM 源粒子最小权重当粒子权重WGT<WC2*R时，则粒子将以概率WGT＝WC1*R幸存幸存权重WC1*RR为源栅元与当前栅元重要性之比若WC1和WC2为负值WC1＝|WC1|*WS且WC2＝|WC2|*WSWS为源的最小权重第132页/共163页几何分离/轮盘赌基于几何栅元的重要性MCNP中的注释，技巧和原则分离和轮盘赌总是同时进行设置栅元重要性的原则是在源和探测器之间,粒子数目从一个栅元到另一个栅元始终为常量避免N出现非常大和非常小的值当角度相关性极为明显时问题不可靠第133页/共163页数目控制/几何分离IMP(权重）Tracks(粒子轨迹)NewIMPSource(源)1300122003=(2/1)×(300/200)×1410012=(4/2)×(200/100)×3Tally（计数）82596=(8/4)×(100/25)×12第134页/共163页能量分离/轮盘赌ESPLT:n N1E1N2E2…N5E5n 粒子类型Ni 粒子分离后的分支数Ei 粒子实行分离的能量限当粒子的能量降到Ei之下时，Ni定义分离或轮盘赌可以不是整数Ni>1时实行分离0<Ni<1时按概率实行轮盘赌最多五组当粒子的能量上升到Ei之上时，执行与上相反的“过程”第135页/共163页权重窗WWE:nE1E2…Ej (j<100)WWNi:nWi1Wi2…Wij (j<100)n 粒子类型Ej 第i个能量窗的能量上限i 能量窗编号Wij 第i个能量窗和第i个问题栅元的权重下限第136页/共163页权重窗参数WWP:nWUPNWSURVNMXSPLNMWHERESWITCHNMTIMEn 粒子类型WUPN 权重上限与下限之比[5]WSURVN 幸存权重与权重下限[0.6×WUPN]之比MXSPLN 粒子分离数的上限[5]1/MXSPLN 轮盘赌胜率的下限MWHERE 检查权重窗的地点 [0]-1 仅在碰撞处0 碰撞处和表面1 仅在表面第137页/共163页权重窗参数WWP:nWUPNWSURVNMXSPLNMWHERESWITCHNMTIMESWITCHN 在何处找到权重下限[0]-1 从外部的WWINP文件0 从WWNi卡>0 为SWITCHN除以粒子所在栅元的重要性通常使用SWITCHN>0MTIME WWE卡上的权窗类型[0]0 能量1 时间 第138页/共163页权窗产生器MCNP自动产生优化后的权窗权窗的产生是为了提供相对于特定栅元（源栅元）的特定计数产生的权窗可以基于栅元，也可以基于几何形状重叠的网格结果写入文件中以给WWP卡作参考[SWITCHN=-1]第139页/共163页权窗产生器WWG ItIcWgJJJJIEIt：对于优化问题的计数号Ic：权窗的参照栅元>0 问题栅元号0 网格产生器Wg：参照栅元Ic的权窗下限值0 取值为平均源权的一半J：不使用IE：切换能量（0）和时间（1）第140页/共163页网格产生器MESH meshvariable=specificationGEOMxyz，rec 直角坐标rzt，cyl 柱坐标REF 参考点的x，y，z坐标ORIGIN MCNP几何中多重网格的x，y，z坐标AXS 园柱网格的轴方向向量VEC 定义的向量，沿AXS方向，平面角θ＝0网格的边界应该在问题几何之外详见3-44第141页/共163页网格产生器MESH meshvariable=specificationIMESH,JMESH,KMESH：在(x,y,z)或者(r,θ,φ)方向上的网格点的近似位置IINTS,JINTS,KINTS：在(x,y,z)或者(r,θ,φ)方向上的网格点之间的精确距离网格的边界应该在问题几何之外详见3-44第142页/共163页指数变换EXT:nA1A2…Ai…AIVECT VaXaYaZa…VbXbYbZbn 粒子类型Ai 第I个栅元的数据项，格式为QVCQ＝0：不进行变换Q＝p：0<p<1，固定的拉伸参数Q＝S：p＝Σa/Σt，Σa是俘获截面I 问题的栅元数a，b 标记矢量Va,Vb的序号XaYaZa 定义矢量Va的三个一组的坐标第143页/共163页强迫碰撞FCL:n x1x2…xi…xIn 粒子类型xi 第i个栅元的强迫碰撞控制参数；|xi|≤1如果|xi|<1，对碰撞粒子用幸存概率|xi|做轮盘赌I 问题的栅元总数当粒子进入强迫碰撞的栅元时，在表面上将不做权窗处理xi<0，只作一次强迫碰撞xi>0，强迫碰撞重复进行直至粒子被杀死第144页/共163页源偏倚SBnoptionB1B2…BkSBnfabn 分布号option 与SPn卡相同空格:H或者L分布的箱概率，A分布的概率密度D:H或者L分布的箱概率C:H或者L分布的积累箱概率V:对于栅元分布概率与栅元体积成正比（乘以Pi）Bi 源变量概率f 内部函数识别符a，b 内部函数输入参数第145页/共163页基本的源偏倚能量偏倚SDEFERG＝D1 SI1 0 1 2 3 4 5 SP1 0 1 2 1 2 1 SB1 0 1 1 1 110方向偏倚SDEFVEC＝100 DIR＝D2 SI1 －1 0 1 SP1 0 1 1 SB1 0 1 5第146页/共163页偏倚内部函数没有偏倚，通常不给出SI卡SI卡可以用来提供偏差MCNP近似函数列出了高达300个等概率箱SDEF ERG＝D1 SP1 －5 a SI1 0.005 0.1 20 SB1C 0 0.5