张根发-蒙特卡罗方法课件-mcnp程序专题讲座

1、入门（Introduction） 输入文件基础（Input File Basics） 几何描述（Geometry Definition） 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Advanced Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,MCNP程序专题讲座,MCNP内容提要,入门（Introduction） 输入文件基础（Input

2、File Basics） 几何描述（Geometry Definition） 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Advanced Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,返回首页,MCNP入门,熟悉Unix或Dos操作系统 用Unix或Dos命令行运行MCNP 绘制MCNP几何图象 MCNP输入文件结构,UNIX,UNIX操作系

3、统是一个强大的多用户、多任务操作系统，支持多种处理器架构，按照操作系统的分类，属于分时操作系统，最早由KenThompson、DennisRitchie和DouglasMcIlroy于1969年在AT&T的贝尔实验室开发。 目前它的商标权由国际开放标准组织所拥有，只有符合单一UNIX规范的UNIX系统才能使用UNIX这个名称，否则只能称为类UNIX（UNIX-like）。 UNIX的系统结构可分为两部分：操作系统内核（由文件子系统和进程控制子系统构成，最贴近硬件），系统的外壳（贴近用户）。外壳由Shell解释程序，支持程序设计的各种语言，编译程序和解释程序，实用程序和系统调用接口等组成。 UN

4、IX系统采用树状目录结构，具有良好的安全性，保密性和可维护性。,Linux,Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。 Linux的基本思想有两点：第一，一切都是文件；第二，每个软件都有确定的用途。其中第一条详细来讲就是系统中的所有都归结为一个文件，包括命令、硬件和软件设备、操作系统、进程等等对于操作系统内核而言，都被视为拥有各自特性或类型的

5、文件。至于说Linux是基于Unix的，很大程度上也是因为这两者的基本思想十分相近。,DOS,DOS是Disk Operation System（磁盘操作系统）的简称，是个人计算机（PC）上的一类操作系统。DOS是命令模式下的人机交互界面，人通过这个界面使用一些接近于自然语言或其缩写的命令来运行和控制计算机，就好像两个人相互沟通。 早期的DOS系统是由微软公司为IBM的个人计算机开发的，称为MS-DOS。从1980年到1995年的15年间，DOS在IBM-PC兼容机市场中占有举足轻重的地位。 自1998之后Windows完全脱离了DOS，虽然DOS过时了（就像当年的软驱一样），命令行的批处理B

6、AT程序却存活下来，而且活得很好,因为它高效、简单、实用。 Windows XP，Windows Vista和Windows 7在“附件”中有一个“命令提示符”（CMD）。其模拟了一个DOS环境。,运行MCNP,% mcnp i= 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,% mcnp i= 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 % mcnp inp=exl oupt= exlo runexlr

7、% mcnp name=exl,练习1a,运行一次 % mcnp i=demo1 什么文件被创建？ 再运行一次 % mcnp i=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=inName o=outName r=runName n=baseName i=inname n=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 % mcnp n=demo1 什么文件被创建？ 再运行一次 % mcnp i=demo1 ndemo1_ 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

8、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 mcnp i=demo1 n= 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,MCNP内容提要,入门（Introduction） 输入文件基础（Input File Basics） 几何描述（Geometry Definition） 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Adv

9、anced Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,返回首页,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,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,Demoproblem#1forNEEP602MCCourse(Spring2002) C Cell cards C cell# Mat# De

10、ns Surface combinations 1 1 -1 -1 2 2 -5 -2 3 0 1 2 -3 4 0 3 C Surface cards 1 sph 3 0 0 2 2 sph -2 0 0 1 3 sph 0 0 0 15 C Data cards IMP:n 1 1 1 0 m1 1001 2.0 8016 1.0 m2 3007 1.0 sdef nps 10000,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,

11、输入简写,nR：表示将它前面的一个数据重复n遍 例如：2 4R = 2 2 2 2 2 nI：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：1 5I 7 = 1 2 3 4 5 6 7 xM：表示它前面的数据与x之积 例如：5 4M = 5 20 nJ：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

12、以外的任何内容。,MCNP内容提要,入门（Introduction） 输入文件基础（Input File Basics） 几何描述（Geometry Definition） 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Advanced Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,返回首页,MCNP几何描述,几何基础 快速开始 曲面 组合曲面

13、Macrobodies 栅元特性 例子,几何基础,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 j so R 平行于y轴半径为R的圆柱 j c/y x z R 垂直于z轴的平面 j pz z,常用面的定义,面定义格式如下： 面序号 面助记

14、符（Mnemonic） 入口参数（entries） 如图所示的面19等面，可描述如下： 1 py -1.5 $平面，序号为1，平面方程为y=-1.5 cm 2 py 1 3 py 2 4 py 2.5 5 py 3.5 6 cy 1.5 $圆柱面: 7 cy 2 8 cy 2.5 9 cy 1,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

15、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（Intersection),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（Union),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（Complement),表示栅元

16、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: 1-99999栅元号，写在第 15 列上 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,C cell# Mat# Dens Surface combinations 1 1 -1 -1 2 2 -5 -2 3 0 1 2 -3 4 0 3,几何区域(cell)定义: 区域号 物质号 物质密度 区域定义（若干面围成） 例1 1 1 -7.9 1 2 3 4 5 6 $区域1

17、 2 0 -7 #1 $区域2 3 2 -8.9 7 8 $区域3,说明：图中所示的区域1为一个长方体，由平面16围成，该区域为密度7.9g/cm3的物质1；区域2位于球面7以内但不包括区域1，该区域为真空；区域3位于球面7以外且在球面8以内，由密度为8.9g/cm3的物质2填充。,例2： 1 0 -1 -2 2 0 (-1 2):(-2 1),例3： 1 2 -18.3 (1 -2 -6):(4 5 -9) 2 1 -8.9 2 -3 -7 3 4 -11.3 3 4 -8,四类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

18、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 j n a list j：曲面号：199999 ，写在第 15 列上 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,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 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

19、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,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。 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

20、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 TRn Ox Oy Oz Bxx Byx Bzx Bxy Byy Bzy Bxz Byz Bzz M n：变换号，与曲面匹配 Ox Oy Oz，变换的原点位移矢量 Bxx Bzz变换的旋转矩阵（余弦或度 *） M 1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

21、 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,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 提供了材料所含元素或同位素的原子比例或重量百分比 Mn zaid1 frac1 zaid2 frac2 zaidn fracn n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+A A=0，代表天然元素 对于特殊的截面库有可选条目za

22、id.xsid frac元素在材料中的原子比例或质量百分比（若为负值) MCNP将会自动归一化,MCNP栅元：材料定义示例,M1 92235 4.5 92238 95.5 8016 13.5 含丰度为4.5%的铀235的氧化铀（核燃料） M25 7000 78 8000 21 空气的近似 M1 1001 0.5 8016 0.25 6012 0.25 少量的杂质一般是不重要的 钢含有23种不同的元素 M4 26000 88.8 24000 9 74000 2 25000 0.5 14000 0.25 6000 0.1,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

23、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 1 3-8-1 2 # (-3 5)IMP: n=1 4 0 1 : -4 5IMP: n=0 作为数据卡，每个栅元对应一个数字 IMP: n 1 1 1 0$ For 4 cells,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

24、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,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,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,MCNP内容提要,入门（Introduction） 输入文件基础（Input File Basics） 几何描述（Geometry Definition）

25、 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Advanced Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,返回首页,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,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

26、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=spec1 var2=spec2 标量向量(x y z) 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

27、定义 相关分布 ERG FPOS D2 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,SIn type I1 I2 Ik N 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

28、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,SPnoptionP1 P2 Pk n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0 MCNP将会对Pi重新归一,Histogram Source Distribution,Values of variable

29、are equi-probable within each histogram bin.,Variable,Probability(Variable),x0,x1,x2,x3,SI1 H x0 x1 x2 x3 SP1 0 .30 .22 .48,SYNTAX:,30%,22%,48%,直方分布示例,在(-1,1)之间的均匀分布 SI1 -1 1 SP1 0 1 五个箱且中间的概率最大 SI1 H -1-.6 -.2 .2 .61 SP1 D 0 12321 与上相同,使用累计概率 SI1 -1 -.6-.2 .2 .61 SP1 C 0 13689,离散分布,Ik定义离散变量值 不需要单调上

30、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,Discrete Source Distribution,Values of variable can only be one of the defined points,Variable,Probability(Variable),SI1 L x0 x1 x2 SP1 .30 .22 .48,SYNTAX:,30%,22%,48%,x0,x1,x2,离散分布示例,相同的边界分布 SI1 L -1 1 SP1 -1 1 五个值且中间的概率最大 SI1 L -1 -.5 0.5.1 SP1 D 1 2

31、3 2 1 与上相同,使用累计概率 SI1 L -1 -.5 0.5.1 SP1 D 1 3 6 8 9 向量分布 SI1 L0 0 01 1 12 3 49 8 7 SP1 1 2 1 3,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,Linear PDF Source Distribution,Values of variable are linearly interpolated between specified point

32、s on the pdf.,Variable,Probability(Variable),x0,x1,x2,x3,SI1 A x0 x1 x2 x3 SP1 p0 p1 p2 p3,SYNTAX:,p0,p1,p2,p3,线性内插分布示例,从0到1的倾斜分布 SI1 A 0 1 SP1 0 1 锯齿分布 SI1 A -1 -.5 0 .5 1 SP1 0 1 0 1 0 余弦平方分布近似 SI1 A0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 SI1 1 0.90 0.65 0.35 0.10 0 0.10 0.35 0.65 0.90 1,内部函数(Buil

33、d-in PDFs),对于一些源变量，可以使用内部函数 SPn f a b n分布号 f内部函数识别符 a b内部函数参数 只能用于特定的变量 参见特殊的缺省值和快捷方式,Pre-Defined Probability Distributions,There are cases where the SPn card can be used without the SIn card to sample from probability functions that are built into MCNP:,SP1 -3 $ -3 corresponds to a Watt Fission Spe

34、ctrum in energy,Built in distribution functions:,-2Maxwell Fission Spectrum (energy) -3 Watt Fission Spectrum (energy) -21Power Law (Direction or Radius) -31Exponential (Direction or Radius) -41Gaussian (Time),复合的独立分布,Ik定义各级各个分布的离散变量值 Ik0：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

35、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。 SI1SD2D3 SP10.60.4 SI2A00.511.92.0 SP2111.21.50 SI2L0.60.891.32 SP22110,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222的箱内的均匀源 SDEF X=D1 Y=D2 Z=D3 SI1-11 SP1 01 S

36、I2-11 SP2 01 SI3-11 SP3 01,直角坐标下的体积源,在222的箱内特殊的非自然分布 SDEF X=D1 Y=D2 Z=D3 SI1 -1 0 1 SP1 0 1 2 SI2A-11 SP2 01 SI3A-101 SP3 010,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

37、 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1cm SDEF POS=0 0 0 AXS=1 0 0 EXT=D1 RAD=D2 SI1 -1 1 SP1 0 1 SI2 0 0.5 SP2 -21 1 上列燃料芯块外表面的均匀源 SDEF POS=0 0 0 AXS=1 0 0 EXT=D1 RAD=D2 SI1 -1 1 SP1 0 1 SI2 0.4 0.5 SP2 -21 1,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

38、,1)方向 SDEF POS=2 3 4 AXS=1 1 1 EXT=D1 RAD=D2 SI1 -1 1 SP1 0 1 SI2 0 0.5 SP2 -21 1,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POS RAD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 SDEF POS=0 0 0 RAD=D2 SI2 0 0.5 SP2 -21 2 上面均匀源的外壳 SDEF POS=0 0 0 RAD=D2 SI2 0.4 0.5 SP2 -21 2 在三个不同位置的类似均匀源

39、 SDEF POS=D1 RAD=D2 SI1L0 0 02 3 4-5 4 3 SP1 1 1 1 SI2 0.40.5 SP2 -21 2,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,22的箱均匀表面源 SDE

40、F X=D1 Y=D2 Z=1 SUR=3.6 SI1 -1 1 SP1 0 1 SI2 -1 1 SP2 0 1 R=2的圆柱侧面表面源 SDEF SUR=4.3 POS=0 0 0 RAD=D1 SI1 1 $ 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 SDEF POS=0 0 0 AXS=1 0 0 EXT=D

41、1 RAD=2.01 SI1 -1 1 SP1 0 1,点源,两个方法说明点源的位置 X,Y,Z POS 对于多个点源,X,Y,Z要求独立分布 此时推荐使用POS POS分布： SI1 L0 0 01 1 12 3 49 8 7 SP1 1 2 1 3,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

42、=1 0 0DIR=1 沿X轴方向上有向前的最大辐射的靶 SDEFVEC=1 0 0DIR=D1 SI101 SP1 -215,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 DSnoption J1 J2 Jk n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,DSn T I1 J1 I2 J2 Ik Jk n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

43、使用T选择,相关源分布,DSn Q V1 S1 V2 S2 Vk Sk n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=D2 SI1L 5 0 0 -5 0 0 SP1 1 1 DS2L 5 10 基于能量的不同角分布 SDEFERG=D1DIR=FERG=D2 SI1 H026 SP1 0 0.21 DS2S 34,

44、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：0.01 Cookie-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

45、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内容提要,入门（Introduction） 输入文件基础（Input File Basics） 几何描述（Geometry Definition） 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数

46、据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Advanced Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,返回首页,MCNP计数描述,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,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:a j1 (j2 j3)

47、jN T n计数号,其最后一位定义类型 a计数粒子类型n,p,e jN 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（F1，F2） F1穿过曲面的积分流量 F2穿过曲面的平均通量 栅元计数（F4，F6，F7） F4一个栅元的平均通量 F6一个栅元的平均沉积能量 F7一个栅元的平均裂变沉积能量 特殊计数（F5，F8） F5一个点或环探测器的通量 F8一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MeV F2：曲面通量粒子/cm2MeV/cm2 F4：栅元通量粒子/cm2MeV/cm2 F5：探测器通

48、量粒子/cm2MeV/cm2 F6：能量沉积MeV/gJerk/g F7：裂变能量沉积MeV/g Jerk/g F8：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:n 5将是错误的 F1:n (5.1 5.2 5.3）才是正确的 在某些情况下，消除的曲面（eliminated surface)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:n 2.3在计数中错误,定义计数箱,在缺省情况

49、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,En E1 E2 Ek Cn C1 C2 Ck Tn T1 T2 Tk n计数号 n0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 FSnS1 S2 Sk T n计数号 Si标记的几何曲面 T可选的总的计数箱 应用

50、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k1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 (D11 D12 D1m) (D21 D22 D2m) (Dk1 Dk2 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

51、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(bin set1) (bin set2) T n计数号 (bin set i):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 (reactor list 1) (reactor list 2) C增殖常数 对于计数类型4且C-1，则使用C=a m在材料卡上标识的材料号 reactor list i：反应表i，由空格（表示乘）和或

52、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 (R1 R2:R3) = (R1*R2)+R3 (R1 R2:R1 R3) = (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G 16 (n,2n)的ENDF反应号 17 (n,3n) 18 (n,f),计数衰减器组,衰减器组 C -

53、1 m1 px1 m2 px2 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-k c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,EmnME1 ME2 MEk CMnMC1 MC2 MCk TMnMT1 MT2 MTk n计数号 n0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

54、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,CFnC1 C2 Ck SFnS1 S2 Sk n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）,FQna1 a2 ak n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

55、 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qF D U S M C E T为X轴 Fixedqn 测绘变量q F D U S M C E T的计数箱n LINLIN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

56、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内容提要,入门（Introduction） 输入文件基础（Input File Basics） 几何描述（Geometry Definition） 源的描述（Source Definition） 计数描述（Tally Definition） 材料，物理成分和数据（Materials, Physics & Data） 高级计数描述（Advanc

57、ed Tallies） 高级几何描述（Advanced Geometries） 各种简化（Variance Reduction） 临界问题（Criticality）,返回首页,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,能量和时间截断,CUT：n T E WC1 WC2 SWTM N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，E0.0MeV 光子：T为中子寿命，E0.001MeV 电子：T为中子寿命，E0.00

58、1MeV,权重截断,CUT：n T E WC1 WC2 SWTM n粒子类型：N为中子，P为光子，E为电子 WC1 WC2权重截断 SWTM 源粒子最小权重 当粒子权重WGTWC2*R时，则 粒子将以概率WGTWC1*R幸存 幸存权重WC1*R R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|*WS WS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

59、问题不可靠,数目控制/几何分离,能量分离/轮盘赌,ESPLT: nN1 E1 N2 E2 N5 E5 n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 Ni1时实行分离 0Ni1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: n E1 E2 Ej(j100) WWNi: n Wi1 Wi2 Wij(j100) 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,n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0.6WUPN之比 MXSPLN 粒子分离数的