MCNP4.ppt

MCNP4c3说明 堆工所21室何涛 翻译自UW Madison教程 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 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 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 运行MCNP mcnpi o 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 运行MCNP mcnpi o 选项 默认文件名inp输入文件outpASCII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 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 不要使用默认文件名 始终清楚地定义文件名 或者i inNameo outNamer runNamen baseNamei 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 输入文件 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 MCNP几何 几何基础快速开始曲面组合曲面Macrobodies栅元特性例子 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 MCNP曲面 方程定义 基本格式 Chapter3 sectionIII A Table3 1 p3 12 jnalistj 曲面号 1 9999n 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 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 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 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 Macrobody的 面 面是按顺序编号的 见说明书page3 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 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Page3 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 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 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 曲面坐标变换 TRn坐标变换卡 见page3 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 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 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 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 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 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 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 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 1401 4 5IMP n 0作为数据卡 每个栅元对应一个数字IMP n1110 For4cells 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 通用源卡基本语法 1 SDEFvar1 spec1var2 spec2 p3 50 标量向量 xyz 位置X Y ZPOS时间TME能量ERG方向DIRVEC权重WGT类型PAR几何约束CEL SUR 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 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 独立分布 四种概率分布柱状图 独立分布 四种概率分布柱状图离散的 独立分布 四种概率分布柱状图离散的分段线性 独立分布 四种概率分布柱状图离散的分段线性复合 源信息卡 SIntypeI1I2 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 源概率卡 SPnoptionP1P2 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 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 直方分布示例 在 1 1 之间的均匀分布SI1 11SP101五个箱且中间的概率最大SI1H 1 6 2 2 61SP1D012321与上相同 使用累计概率SI1 1 6 2 2 61SP1C013689 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 离散分布示例 相同的边界分布SI1L 11SP1 11五个值且中间的概率最大SI1L 1 50 5 1SP1D12321与上相同 使用累计概率SI1L 1 50 5 1SP1D13689向量分布SI1L000111234987SP11213 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 线性内插分布示例 从0到1的倾斜分布SI1A01SP101锯齿分布SI1A 1 50 51SP101010余弦平方分布近似SI1A00 10 20 30 40 50 60 70 80 91SI110 900 650 350 1000 100 350 650 901 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 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 D3SI1 11SP101SI2 11SP201SI3 11SP301 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 D3SI1 101SP1012SI2A 11SP201SI3A 101SP3010 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 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 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 11SP101SI200 5SP2 211上列燃料芯块外表面的均匀源SDEFPOS 000AXS 100EXT D1RAD D2SI1 11SP101SI20 40 5SP2 211 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 11SP101SI200 5SP2 211 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 球坐标下的体积源举例 球心在原点 直径1cm的均匀源SDEFPOS 000RAD D2SI200 5SP2 212上面均匀源的外壳SDEFPOS 000RAD D2SI20 40 5SP2 212在三个不同位置的类似均匀源SDEFPOS D1RAD D2SI1L000234 5 4 3SP1111SI20 40 5SP2 212 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 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 平面曲面源举例 2 2的箱均匀表面源SDEFX D1Y D2Z 1SUR 3 6SI1 11SP101SI2 11SP201R 2的圆柱侧面表面源SDEFSUR 4 3POS 000RAD D1SI11 默认取样正比于r 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 柱表面源 只看作简化的体积源指明RAD的定值不能用SUR 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 11SP101 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 SI1L000111234987SP11213 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 源的方向 DIR cos 是VEC和粒子飞行方向的夹角余弦VEC DIR的参考矢量 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 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 的线性样本 源方向举例 沿X轴的激光束SDEFVEC 100DIR 1 沿X轴方向上有向前的最大辐射的靶SDEFVEC 100DIR D1SI101SP1 215 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 复合分布举例 辐射能谱通常既有离散能谱又有连续能谱 复合分布举例 辐射能谱通常既有离散能谱又有连续能谱 SI1SD2D3SP10 60 4SI2A00 511 92 0SP2111 21 50SI2L0 60 891 32SP22110 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DSnoptionJ1J2 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 相关源分布 DSnTI1J1I2J2 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 相关源分布 DSnQV1S1V2S2 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 相关源分布举例 能量不同的两个点源SDEFPOS D1ERG FPOS D2SI1L500 500SP111DS2L510基于能量的不同角分布SDEFERG D1DIR FERG D2SI1H026SP100 21DS2S34 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 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 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 源的检查 PRINTX1X2X3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 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 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 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 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 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 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 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 cm2MeV cm2F4 栅元通量粒子 cm2MeV cm2F5 探测器通量粒子 cm2MeV cm2F6 能量沉积MeV gJerk gF7 裂变能量沉积MeV gJerk gF8 脉冲幅度pulseMeV 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 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 能量 时间和余弦箱 EnE1E2 EkCnC1C2 CkTnT1T2 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 计数分段 通过几何划分对计数进行空间分段FSnS1S2 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 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 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 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 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 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 am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 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 5 产生截面 5总截面 6总裂变截面 6光子加热数 7裂变 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 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 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 特殊的计数乘子 特殊乘子组c kc增殖常数k特殊计数乘子11 权重给出径迹数21 速度给出中子总数 乘子箱 EmnME1ME2 MEkCMnMC1MC2 MCkTMnMT1MT2 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 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 计数标记 CFnC1C2 CkSFnS1S2 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 修改计数输出 打印层次卡 FQna1a2 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 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 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 Tallyn将计数n设为当前计数以测绘Freeq设置变量q FDUSMCET 为X轴Fixedqn测绘变量q FDUSMCET 的计数箱nLINLIN或者LOGLIN 切换Y轴的对数坐标 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 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 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 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 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 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 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 数目控制 几何分离 能量分离 轮盘赌 ESPLT nN1E1N2E2 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 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 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 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 0MTIMEWWE卡上的权窗类型 0 0能量1时间 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 权窗产生器 WWGItIcWgJJJJIEIt 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 网格产生器 MESHmeshvariable specificationGEOMxyz rec直角坐标rzt cyl柱坐标REF参考点的x y z坐标ORIGINMCNP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 0网格的边界应该在问题几何之外详见3 44 网格产生器 MESHmeshvariable specificationIMESH JMESH KMESH 在 x y z 或者 r 方向上的网格点的近似位置IINTS JINTS KINTS 在 x y z 或者 r 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 指数变换 EXT nA1A2 Ai AIVECTVaXaYaZa 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 a t a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 强迫碰撞 FCL nx1x2 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 0 强迫碰撞重复进行直至粒子被杀死 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 基本的源偏倚 能量偏倚SDEFERG D1SI1012345SP1012121SB10111110方向偏倚SDEFVEC 100DIR D2SI1 101SP1011SB1015 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SDEFERG D1SP1 5aSI10 0050 120SB1C00 51 点和环形探测器 Fn5 pxyz R0Fn5a pa0r R0n5以5结束的计数号p粒子类型R0探测点处邻