第八讲：常用蒙特卡罗程序介绍.ppt

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,第八章,蒙,特卡罗方法应用程序介绍,蒙特卡罗方法应用软件的特点,常用的通用蒙特卡罗程序简介,MCNP,程序输入的描述,例子,第八章,蒙,特卡罗方法应用程序介绍,建立完善的通用蒙特卡罗程序可以避免大量的重复性工作，并且可以在程序的基础上，开展对于蒙特卡罗方法技巧的研究以及对于计算结果的改进和修正的研究，而这些研究成果反过来又可以进一步完善蒙特卡罗程序。,蒙特卡罗方法应用软件的特点,通用蒙特卡罗程序通常具有以下特点：,具有灵活的几何处理能力,参数通用化，使用方便,元素和介质材料数据齐全,能量范围广，功能强，输出量灵活全面,含有简单可靠又能普遍适用的抽样技巧,具有较强的绘图功能,常用的通用蒙特卡罗程序简介,MORSE,程序,较早开发的通用蒙特卡罗程序，可以解决中子、光子、中子光子的联合输运问题。采用组合几何结构，使用群截面数据，程序中包括了几种重要抽样技巧，如俄国轮盘赌和分裂技巧，指数变换技巧，统计估计技巧和能量偏移抽样等。程序提供用户程序，用户可根据需要编写源分布以及记录程序。,EGS,程序,EGS,是,Electron-Gamma Shower,的缩写，它是一个用,蒙特卡罗方法,模拟在任意几何中，能量从几个,KeV,到几个,TeV,的电子-光子簇射过程的,通用程序包,。由美国,Stanford Linear Accelerator Center,提供。,EGS,于1979年第一次公开发表，提供使用。,EGS4,是1986年发表的,EGS,程序的最新版本。,MCNP,程序,MCNP,是美国,Los Alamos,国家实验室开发的大型多功能通用蒙特卡罗程序，可以计算中子、光子和电子的联合输运问题以及临界问题，中子能量范围从10,-11,MeV,至20,MeV,，,光子和电子的能量范围从1,KeV,至1000,MeV,。,程序采用独特的曲面组合几何结构，使用点截面数据，程序通用性较强，与其它程序相比，,MCNP,程序中的减方差技巧是比较多而全的。,MCNP,程序输入的描述,MCNP,的输入包括几个文件，但主要的一个是由用户编写的,INP,文件，该文件包括描述问题所必须的全部输入信息。文件采用卡片结构，每行代表一张卡片，文件由一系列卡片组成，对于任一特定的问题，只需用到,INP,全部输入卡片的一小部分,。,MCNP,输入文件中物理量的单位,长度,厘米,能量,MeV,时间,10,-8,秒,温度,MeV,（,kT,）,原子密度,10,24,个原子/厘米,3,质量密度,克/厘米,3,截面,10,-24,厘米,2,原子量,中子质量的1.008664967倍,阿伏加德罗常数,6.02310,23,输入文件的基本形式,信息块,信息块的卡片放在,INP,文件中标题卡之前。信息块给出了,MCNP,的一些运行信息，信息块上各部分的意思和运行行信息是一样的，当运行行信息与信息块中所指定的信息相矛盾时，则忽略信息块中相应的信息，而以运行行信息为准。,信息块是可选的，信息块的第一张卡片，必须在第,18,列写上“,MESSAGE:,”，,从第一张卡片的第,980,列到后续卡片的第,180,列都可填写运行信息。在标题卡之前用一个空行分隔符结束信息块,。,初始运行的输入文件,信息块空行分隔符,选择项,标题卡,仅一行，占用第,180,列。作为输出标题。,栅元卡空行分隔符,定义构成整个系统的各个基本介质单元以及相应的物理信息。,曲面卡空行分隔符,定义组成栅元的曲面信息。,数据卡空行分隔符,其它数据，包括问题类型、源描述、材料描述、计数描述，问题截断条件等。,其它,选择项,接续运行的输入文件,接续运行必须在运行行信息或信息块中给出,C,项选择，即,Cm,，,表示从,RUNTPE,文件中读出第,m,次转储的内容接着运算，如果,m,未指定，则读最后一次转储的数据。如果不需要改变内容，则不需要接续输入文件，仅需运行,RUNTPE,以及在运行行加上,C,选择。,信息块,空行分隔符,选择项,CONTINUE,写在第,18,列,数据卡,空行分隔符,只允许部分数据卡。,（,FQ，DD，NPS，CTME，IDUM，RDUM，PRDMP，LOST，DBCN，PRINT，KCODE，MPLOT，ZA，ZB，,和,ZC,）,其它,选择项,卡片格式,INP,输入文件的每一行（称之为一张卡片）都限于使用第,180,列并构成卡片映象。大部分输入卡片按行填写；然而，对数据卡允许按列填写。$符号为它所在那行数据的结束符，在$符号后面的内容作为注释，它可从$符号后面的任一列开始。,标题卡只占一行，整行都可填入用户需要的信息，也可以是空行。但要注意在其它地方使用空行是作为结束符或者分隔符。,输入文件中，在标题卡之后及最后的空行结束卡之前的任何地方都可插入注释卡。注释卡必须是字母“,C,”,写在,15,列中的任意位置,，,且至少用一个空格隔开后面的注释内容。,行输入格式,栅元卡、曲面卡和数据卡的书写格式是相同的。必须从,15,列开始填写这些卡片相应的名字(或编号)和粒子标识符，后面填写用空格分隔的数据项。如果,15,列为空，则表示它是前一张卡片的继续卡。如果在一行的末尾有一个用空格隔开的符号“,&,”，则表示下一行是该行的继续卡，数据可填写在,180,列。一个数据项必须在一张卡片上写完，不得跨到下一张卡片上。完全空白的一行则为两组卡片的分隔符。对任何给定的带有粒子标识符的类型卡只能有一张。需要整数的数据项必须填写整数，其它数据可填写为整数或浮点数以及,MCNP,能读的数据。,为,书写方便，可以使用四项书写功能：,n,R,功能，表示将它前面的数据重复,n,次,。,例如：2 4,R,等同于 2 2 2 2 2,n,I,功能，表示在与其前后相邻的两个数之间，插入,n,个线性插值点。对于,X,n,I,Y,的结构，如果,X,和,Y,是整数，且,X,Y,刚好是,n,+1,的整倍数，则产生标准的整数插值，否则产生实数插值，但,Y,值直接存储。,例如：1.5 2,I 3.0 1.5 2.0 2.5 3,2.0,可能不精确,而 1 4,I 6 1 2 3 4 5 6,都是精确定整数,x,M,功能，它表示的数值为前面的数据乘上,x,。,例如：1 1 2,M 2M 4M 2M 1 1 2 4 16 32,n,J,功能，表示其后,n,个数据项使用缺省值。,例如：,DD .1（,缺省值,）,1000,DD J 1000,如果,n,R,、,n,I,、,及,n,J,项,中缺省,n,，,则假设,n,1。,这四项功能的书写必须满足以下规则：,n,R,前面必须放一个数或者放由,R,或,M,产生的数据项。,n,I,前面必须放一个数或者放由,R,或,M,产生的数据项，而它的后面还必须有一个常数。,x,M,前面必须放一个数或者放由,R,或,M,产生的数据项。,除了在,I,项,的后面，,n,J,可以放在任何地方。,例如:,1 3,M 2R1 3 3 3,1 3M I41 3 3.5 3,1 3M 3M1 3 9,1 2R 2I 2.51 1 1 1.5 2.0 2.5,1 R 2M1 1 2,1 R R1 1 1,1 2I 4 3M1 2 3 4 12,1 2I 4 2I 101 2 3 4 6 8 10,3J 4R,错误！,1 4,I 3M,错误！,1 4,I J,错误！,列输入格式,列输入对栅元参数及源描述是非常有用的。对于栅元重要性及体积等参数，输入按行排列时其可读性差，且在增加或删除一些栅元时容易出错。用列输入格式，一个栅元的所有栅元参数是放在标有该栅元名字的那行上。如果删掉一个栅元，用户只需删除该栅元参数行，而不需要在每一个栅元参数卡上寻找该栅元所对应的数据项。对于源描述也有类似的情况。,用列格式，卡片名字逐个放在一个输入行上，并且在这些卡片名字下面按列列出数据项。后续各行为各个栅元的数据。如果填写某个栅元名字，则必须填写全部栅元名字，且栅元的顺序可以任意排列；如果没有指定栅元名字，则按栅元卡描述的顺序排列。,在一个输入文件中，允许有多个列数据块。,列输入块的格式：,S,i,必须是,MCNP,卡片名字，它们必须全部是栅元参数、或者全部是曲面参数、或者全部是其它参数。,K,i,是栅元名字，它们必须是全部填写或全部空格。,一个卡片不允许同时用行格式和列格式输入。,15,列,672,列,S,1,S,2,S,m,K,1,D,11,D,12,D,1m,K,2,D,21,D,22,D,2m,K,n,D,n1,D,n2,D,nm,粒子标识符,几个输入卡片都需要粒子标识符以区别中子、光子和电子的输入数据。这些卡片是：,IMP、EXT、FCL、WWN、WWE、WWP、WWGE、DXT、DXC、F、F5X、F5Y、F5Z、PHYS、ELPT、ESPLT、CUT,和,PERT。,粒子标识符由上述卡片名字后面的冒号、字母,N,、,P,或,E,组成。,例如：中子重要性卡为,IMP:N,光子重要性卡为,IMP:P,缺省值,MCNP,的许多输入参数都有缺省值，因此用户不需要每次都给出各个输入参量的值。当缺省值符合用户要求时，便可不在输入文件中指定。当省略某张输入卡时，则该卡上的全部参数均使用缺省值。如果只想改变一张卡上的某一个特定参量时，则它前面的参量仍需指明，或者用,nJ,方式跳过前面那些使用缺省值的参量。,例如：光子截断卡,CUT:P 3J -.10,表示前3个参量使用缺省值，只改变第四项参量的值。,输入错误信息,MCNP,对输入文件出现的错误作广泛的检查，如果用户违反了输入说明的规定，将在终端上以及输出文件中打印致命错误信息，,MCNP,不再进行粒子输运计算，作业中断。,第一个出现的致命错误是真的，而后面的错误可能不一定是真的，这取决于前面出现的致命错误的情况。,若在,MCNP,运行行上指定,FATAL,项，则,MCNP,忽略致命错误，照常运行。,对于,MCNP,的警告信息，用户不应忽视，应搞清楚它们的含义。,检查几何错误,在处理输入文件的数据时，有一种非常重要的输入错误,MCNP,无法检测。即,MCNP,无法查出各栅元之间的重叠和空隙，只有当粒子丢失时，才会发现几何错误。即使如此，可能仍然无法准确判断错误性质。,几何画图,用外源的粒子轨迹注满真空系统,栅元描述卡,格式：,j,m d,geom params,或：,j,LIKE,n,BUT,list,j,栅元号，1,j,99999，,写在第,15,列上。,m,栅元材料号，与材料卡（,M,m,）,中的序号对应。,m,0,为真空栅元。,d,栅元材料密度。正值为原子密度，负值为质量密度。对于真空栅元，该项缺省，不填写。,geom,栅元的几何说明。由一系列带符号的曲面号经过布尔运算组成。,params,任选的栅元参数说明。,n,另一个栅元的名字（编号）。,list,描述栅元,j,和栅元,n,之间差别的栅元参数。,在栅元的几何说明中，关于曲面的指向是一个很重要的概念。假定曲面,S,的曲面方程为,f,(,x,y,z,)0，,则对于,f,(,x,y,z,)0,的区域对于曲面,S,具有正的指向；而对于,f,(,x,y,z,)0,的区域对于曲面,S,具有负的指向。正指向的区域用,+,S,表示，“,+,”号可不写；负指向的区域用,-,S,表示。栅元用各相关曲面的布尔运算表示，布尔算符包括,交,（用空格表示）、,并,（用冒号,:,表示）和,非,（用,#,表示）。缺省的运算顺序是先,非,，其次是,交,，最后是,并,，使用括号可控制布尔运算的次序。,非,运算有两种形式：,#,n,，,n,是某个栅元号，,#,n,表示一个由不在栅元,n,内的点组成的空间区域。,#,(,-),，,括号内是对某一个栅元进行描述的曲面栅元关系组，这一形式定义的几何区域由不属于括号内描述区域的点组成的空间。,例如：3 0 -1 2 -4$,定义栅元3,#3$,与下行相同,#(-1 2 -4),在栅元卡上可定义栅元参数以代替在输入文件中数据卡部分定义的栅元参数。格式为：关键词值。这儿允许的关键词是：带有粒子标识符的,IMP、VOL、PWT、EXT、FCL、WWN、DXC、NONU、PD,和,TMP，,以及关于重复结构的4个栅元参数卡：,U,卡、,TRCL,卡、,LAT,卡和,FILL,卡。,例如：,10 16 -4.2 1 -2 3,IMP:N=4 IMP:P=8,表示栅元10由曲面1的正面、曲面2的负面和 曲面3的正面的交集组成，填充质量密度为 4.2 克/厘米,3,的16号材料。该栅元的中子重要性为4，光子重要性为8。,在简写格式,LIKE,n,BUT,中，还有两个关键词,MAT,和,RHO，,分别表示栅元的介质号和密度。,例如：,2 3 -3.7 -1,IMP:N=2 IMP:P=4,3 LIKE 2 BUT TRCL=1 IMP:N=10,表示栅元,3,除了有不同的中子重要性和位置以外，其它方面与栅元,2,完全一样。即栅元,3,的定义及其材料和密度与栅元,2,一样，它们的光子重要性也一样。,曲面描述卡,由方程定义曲面,格式：,j,n a list,j,曲面号，1,j,99999，,写在第,15,列上。,若前面有符号,*,，则该曲面为反射面。,若前面有符号,+,，则该曲面为白边界,。,如果用该曲面定义的栅元进行了坐标变换,（用,TRCL），,则 1,j,999。,n,=0,或,缺省,表示未进行坐标变换。,0,，为坐标变换卡,TR,n,的,号码,，,表示该曲面是在,TR,n,卡定义的辅助坐标系下描述的。,3,的点为正向。,例2：,j,K/Y,0,0,2,.25,1,这个圆锥面顶点在(0,0,2)，对称轴平行于,Y,轴，锥面的斜率,t,是0.5（注意，卡片上填的是,t,2,），,而且只使用其正斜率的一叶。圆锥外的点具有正向。,例3：,j,GQ 1 .25 .75 0 -.866,0 -12,-2 3.464 39,这是半径为1厘米的圆柱面，对称轴在,x6,处垂直于,X,轴的平面上，在离,X,轴2厘米处绕,X,轴从,Y,轴向,Z,轴旋转30。圆柱外的点具有正向。该曲面在辅助坐标系下描述是很简单的，将这个柱面的对称轴定义为辅助坐标系的,X,轴，然后用一,张,TRn,卡定义基本坐标系与辅助坐标系之间的关系。这时，输入描述为,j,7 CX 1,*TR7,6 1 -1.732 0 30 60,TX、TY,及,TZ,输入卡描述的是椭形环面（四阶曲面），其旋转对称轴分别平行于,X,轴、,Y,轴和,Z,轴。注意到输入参数 给定了一个椭圆,该椭圆在(,r,s),柱坐标系统围绕,S,轴旋转（,图1,）。其原点位于原坐标系的点 处。,对于,TY,型环面，,当|,a,|,c,时，椭形环面将退化。,如果 0,a,c,，,得到的是外曲面（,图2,）。,如果-,c,a,0，,得到的是外曲面（,图3,）。,图1,图2图3,用点定义轴对称曲面,类型为,X,、,Y,或,Z,的曲面卡是用坐标点描述曲面而不是用方程系数描述。用这些卡描述的曲面必须是分别关于,X,、,Y,或,Z,轴对称的，并且,如果该曲面是由多叶组成的，则指定的坐标点必须全都在同一个叶上,。,格式：,j,n a list,j,曲面号，1,j,99999，,写在第,15,列上。,n,TR,n,卡,的号，如果没有坐标变换，则该项缺省。,a,字母,X,、,Y,或,Z,。,list,13对点的坐标。,每一对坐标点定义这个曲面上的一个点。例如在一,张,Y,卡上可以给出：,j Y y,1,r,1,y,2,r,2,其中，()是第,i,点的坐标。给出的坐标点对数的不同，描述的曲面类型也不同。,给出一对坐标，则定义一个平面（,PX、PY,或,PZ,）。,给出二对坐标，则定义的是线性曲面（,PX、PY、PZ、CX、CY、CZ、KX、KY,或,KZ,）。,给出三对坐标，则定义的是二次曲面（,PX、PY、PZ、SO、SX、SY、SZ、CX、CY、CZ、KX、KY、KZ,或,SQ,）。,当用两点定义一个锥面时，只生成一个单叶锥面。,曲面的指向与方程指定曲面（,SQ,除外）是一样的。,例1：,j,X,7 5,3 2,4 3,这是描述关于,X,轴对称的曲面，该曲面通过三个(,x,r),的点(7,5)，(3,2)，(4,3)。这是个有二个叶的双曲面，在,MCNP,中将被转换成标准方程形式：,j,SQ -.083333333 1 1 0 0 0 68.52083 -26.5 0 0,例2：,j,Y 1 2 1 3 3 4,它描述了,y1,和,y3,的两个平行平面，这个描述是,错误的,，因为它违反了所有的点必须在同一叶上的要求。,例3：,j,Y 3 0 4 1 5 0,这是一个半径为 1 的球面，球心在(0,4,0)。,例4：,j,Z 1 0 2 1 3 4,这个曲面被拒绝，因为这些点在双曲面,的二个不同的叶上。然而，和上面曲面具有同样曲面方程的曲面：,j,Z 2 1 3 4 5 9.380832,是可以接受的，因为这些点都在双曲面右叶的一个面上。,由三个点定义一般平面,MCNP,对用户指定的,P,型曲面，将检查所给的数据个数，若是,4 项,，则作一般斜置平面方程的系数理解，若多于,4 项,时，便作为三维空间点的坐标值理解。每三个数定义空间一个点，,MCNP,将把它们转换成所需要的曲面系数以产生平面：,AX+BY+GZD0,格式：,j,n,P X,1,Y,1,Z,1,X,2,Y,2,Z,2,X,3,Y,3,Z,3,j,曲面号，1,j,99999，,写在第,15,列上。,n,TR,n,卡,的号，如果没有坐标变换，则该项缺省。,P,该,曲面卡的助记符,。,（,X,i,Y,i,Z,i,）,定义该平面的点坐标。,所产生的平面方程系数遵循以下原则：,坐标原点对于该平面是负向的。,当该平面通过坐标原点时（,D0），,则点(0,0,)对于该平面是正向的。,若以上两项都无法做到（,D C 0），,则点(0,0)对于该平面是正向的。,若以上三项都无法做到（,D CB 0），,则点(,0,0)对于该平面是正向的。,若第四项也无法做到，说明这三个点在一条直线上，,MCNP,将产生致命错误信息。,由宏体定义的曲面,该定义类似于组合几何的描述。宏体可以由标准的栅元和曲面组合而成。宏体的各个面也可以分解为方程面，根据预定义的顺序，每个面都有各自独立的编号。各个面的完整编号是,用户选择号,（即定义宏体的编号）加上一个小数点（,.,）再加上各个面的,预定义编号,（1，2，）。这些面可以用于记数，其它栅元定义，源描述等；但不能用于,SSR/SSW,卡等。,下面是一些有效几何体及其完整描述：,BOX,任意方向的正六面体。,RPP,平行于坐标轴的正六面体。,SPH,球。,RCC,正,圆柱。,RHP,或,HEX,正,六棱柱。,BOX,：,任意方向的正六面体（所有角都是直角）。,BOX,Vx Vy Vz,A1x A1y A1z A2x A2y A2z A3x A3y A3z,其中：,Vx Vy Vz,六面体角的坐标。,A1x A1y A1z,第一条边的向量。,A2x A2y A2z,第二条边的向量。,A3x A3y A3z,第三条边的向量。,例子：,BOX -1 -1 -1 2 0 0 0 2 0 0 0 2,这是一个边长为2厘米，中心在原点的立方体，其每条边都与坐标轴平行。,RPP,：,正六面体，每个面垂直于坐标轴，,x,y,z,是相对于原点的值。,RPP,Xmin Xmax,Ymin Ymax Zmin Zmax,例子：,RPP -1 1 -1 1 -1 1,与上一例子（,BOX）,一样的一个立方体。,SPH,：,球，与方程定义的一般球面一样。,SPH,Vx Vy Vz,R,其中：,Vx Vy Vz,球心的坐标。,R,半径。,RCC,：,正圆柱体。,RCC,Vx Vy Vz Hx Hy,Hz R,其中：,Vx Vy Vz,底面的中心。,Hx Hy,Hz,圆柱轴的向量（柱高）。,R,半径。,例子：,RCC 0 -5 0 0 10 0 4,这是一个对称轴在,Y,轴、半径为 4厘米的圆柱体，底面在,y5,处，高度为10厘米。,RHP,或,HEX,：,正六棱柱。,RHP v1 v2 v3 h1 h2 h3 r1 r2 r3 s1 s2 s3 t1 t2 t3,其中：,v1 v2,v3,六棱柱底面的中心。,h1 h2 h3,从底面到顶面的向量。,r1 r2 r3,从,轴到第一面中间的向量。,s1 s2 s3,从轴到第二面中间的向量。,t1,t2 t3,从轴到第三面中间的向量。,例子：,RHP 0 0 -4 0 0 8 0 2 0,这是一个中轴在,Z,轴的六棱柱，底面在,z4,处，高度为8厘米，它的第一个面在,y2,处垂直于,Y,轴。,上述各种物体的各个面按顺序编号，这些面可以用在其它,MCNP,卡片上。,BOX,和,RPP,在某一方向可以是无限的，这时将跳过对应的两个面，后面各个面的编号减二。而,RHP,在其轴向可以是无限的，这时对应的7号和8号面不存在。下面列出各种物体的各个面的编号：,BOX,1,垂直于边,A1x A1y A1z,末尾处的面,2,垂直于边,A1x A1y A1z,起始处的面,3,垂直于边,A2x A2y A2z,末尾处的面,4,垂直于边,A2x A2y A2z,起始处的面,5,垂直于边,A3x A3y A3z,末尾处的面,6,垂直于边,A3x A3y A3z,起始处的面,SPH,：,作为普通球面处理,RCC,1,圆柱面,RPP,2,垂直于边,A1x A1y A1z,末尾处的面,SPH,3,垂直于边,A2x A2y A2z,起始处的面,RPP,1,Xmax,平面,2,Xmin,平面,3,Ymax,平面,4,Ymin,平面,5,Zmax,平面,6,Zmin,平面,用,MBODY=OFF,选项可以在打印出的几何图中显示各个面的编号。,RHP,或,HEX,1,垂直于向量,r1 r2 r3,末尾处的面,2,面,1,对面的面。,3,垂直于向量,s1 s2 s3,末尾处的面,4,面,3,对面的面。,5,垂直于向量,t1 t2 t3,末尾处的面,6,面,5,对面的面。,7,垂直于高,h1 h2 h3,末尾处的面,8,垂直于高,h1 h2 h3,起始处的面,宏物体,内部的点,对于该物体及其各个面具有,负指向,；而,外部的点,具有,正指向,。当这些面用于其它栅元描述时，一定要注意它们的指向。如下例：,30 -1.2 -1.1 1.4 -1.5 -1.6 99,40 1.1 -2001.1 -5.3 -5.5 -5.6 -5.4,50 -5,10 -1,2,like 1 but,trcl,=(2 0 0),90 (-5.1:1.3:2001.1:-99:5.5:5.6)#5,5,rpp,-2 0 -2 0 -1 1,1,rpp,0 2 0 2 -1 1,99,py,-2,描述各个栅元所用的面可用其它等价的面代替，例如栅元3，可以用以下几种方法来描述：,30 5.1 -1.1 -5.3 -5.5 -5.6 99,30 5.1 -1.1 1.4 -5.5 -5.6 -5.4,30 -1.2 -1.1 -5.3 -5.5 -5.6 -5.4,数据卡,在信息卡、栅元描述卡和曲面描述卡之后输入的是数据卡，数据卡可分为10类：,问题类型,几何卡,减方差,源描述,计数描述,材料及截面描述,能量及热处理,问题截断条件,用户数据数组,外围卡,数据卡中，标识符必须从前5列开始填写。,问题类型（,MODE）,卡,如果不给出,MODE,卡，则缺省形式是,MODE N，,即缺省值是中子输运问题。,格式：,MODE,x,1,x,i,x,i,N,，,中子输运。,P,，,光子输运。,E,，,电子输运。,几何卡,几何卡有以下几类：,助记符,卡片类型,VOL,栅元体积,AREA,曲面面积,U,Universe,TRCL,栅元变换,LAT,栅格,FILL,填充卡,TR,坐标变换,VOL,体积卡（,可选,）,体积卡用于输入各个栅元的体积。,格式：,VOL,x,1,x,2,x,i,或,VOL,NO,x,1,x,2,x,i,x,i,栅元,i,的体积，,i,1，2，,栅元总数,NO,不计算栅元的体积和面积,缺省,：,MCNP,将计算所有栅元的体积，除非在体积卡上出现“,NO,”。,如果在体积卡上没有填写某一栅元的体积，则将使用计算的体积值。,在体积卡上，如果输入的项数不等于栅元总数，将产生致命错误。可以用,n,J,格式跳过不想输入体积的栅元。,MCNP,在计算栅元体积的同时，也计算栅元的质量和面积。,AREA,面积卡（,可选,）,面积卡用于输入各个曲面的面积。,格式：,AREA,x,1,x,2,x,i,x,i,曲面,i,的面积，,i,1，2，,曲面总数,缺省,：,MCNP,将计算所有曲面的面积。在面积卡上没有填写的面积，将使用计算的面积值。,记录计数所需的面积也可以由,SDn,卡提供。如果,AREA,卡和,SDn,卡,都未提供记录计数所需的面积，而,MCNP,又无法计算该面积，将产生致命错误。,记录计数时，通常要用,SDn,卡提供的面积。当记录面积是整个曲面时，也可以用,AREA,卡,提供的面积；否则，如果只记录一段曲面的计数，则只能用,SDn,卡提供的面积。,TR,n,坐标变换卡,TR,n,O,1,O,2,O,3,B,1,B,2,B,3,B,4,B,5,B,6,B,7,B,8,B,9,M,n,变换号，1,n,999,O,1,，,O,2,，,O,3,坐标变换向量的位移。,B,1,至,B,9,坐标变换的坐标旋转矩阵。,M,1,，,表示位移是辅助坐标系原点,相对于基本坐标系的位移。,-1,，,表示位移是基本坐标系原点,相对于辅助坐标系的位移。,缺省值为：,TR,n,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,1,*,TR,n,表示,B,i,是角度而非角度的余弦，,B,i,的角度范围从0至180，其排列顺序如下：,元素,B,1,B,2,B,3,B,4,B,5,B,6,B,7,B,8,B,9,轴,x,x,y,x,z,x,x,y,y,y,z,y,x,z,y,z,z,z,B,i,的意义,与,M,无关。用户不必给出全部的,B,i,值，使用,n,J,格式可以跳过不用的项。,B,i,可按以下五种方式中的任意一种方式指定：,给出全部 9 个元素。,给出矩阵中列或行方向上的两个向量（6个值），,MCNP,将用矢积产生矩阵的第三个向量。,给出矩阵中列和行方向上各一个向量（5个值），其中的公共分量必须小于1，,MCNP,将用欧拉角方法完成该矩阵。,给出矩阵中列或行方向上的一个向量（3个值），,MCNP,将用某种任意的方法生成其它两个向量。,不给出,B,i,的值，,MCNP,将生成单位矩阵。,一个问题中最多可有,999,个坐标变换卡。,重复结构卡,以下四种卡片用于描述具有重复结构的物体。,U,Universe,TRCL,栅元变换,LAT,栅格,FILL,填充,这些卡也属于栅元参数。,栅元参数可以在栅元卡上定义。,LIKE,n,BUT,结构可以用来定义另一相似的栅元。,U,卡用来指定该栅元是属于哪个集合的。,FILL,卡用来说明该栅元是用哪个集合的栅元来填满的。,TRCL,卡使得只需一次描述界定在形状和尺寸相同，只是位置不的几个栅元的曲面。,LAT,卡用来定义一个无限的六面体或六棱柱阵列。,U,Universe,（,集合）卡或,U,卡,u=,集合号,Universe,可以是一个栅格或者是一组普通栅元的集合。,U,卡上的非零项表示对应栅元所属的集合号。如果没有,U,卡或为零，则该栅元不属于任何集合。集合号可以是任意整数。而,FILL,卡指明该栅元用指定集合中的所有栅元去填充。集合中的栅元的大小可以是有限的或者无限的，但是它们必须填满要填充的栅元里面的全部空间。,集合可有嵌套，即集合中的某个栅元可以用低一级的集合栅元来填充，嵌套最多可有10级，最高从0级（整个系统）开始，低一级是1级、2级、。低一级的集合栅元可有自己的坐标系和原点，与上一级无关。然而，当它们的曲面处在同一坐标系时，可用,TRCL,卡定义这两者的坐标系统。,填充的集合栅元和被填充栅元平的面可以（,严格,）一致。,例子：,1 0 -20,fill=1,2 0 -30 u=1 fill=2 lat=1,3 0 -11 u=,-,2,4 0 11 u=2,5 0 20,20,rpp,0 50 -10 10 -5 5,30,rpp,0 10 0 10,11 s 5 5 0 4,集合号前加“,-,”号表明该栅元不会被任何较高级栅元的边界所截断，因此忽略对较高级栅元的边界的计算，使问题运行得更快。,TRCL,栅元变换卡,当几个栅元形状和尺寸相同，只是位置不同时，要描述界定这些栅元的曲面，如果使用栅元变换卡则只需描述一次。,格式：,TRCL=,n,n,为,TR,卡的,卡号，,TR,卡,含有该栅元所有曲面的一个坐标变换。,或,TRCL(,坐标变换,),坐标变换,的规定与,TR,n,卡相同。,如果使用,*,TRCL,，,则和,*,TR,n,卡一样，其转换矩阵项是角度而非余弦。,如果栅元有,TRCL,卡，则界定该栅元的曲面的编号为,1000栅元号原曲面号,；在其它栅元卡以及计数卡上可以使用该曲面。该方法限定了,栅元号,和,原曲面号,不能超过3位数。,LAT,栅格卡,LAT,卡,用来产生一个栅格阵列。,LAT=1,表示该栅格是一个六面体，,LAT=2,表示该栅格是一个六棱柱。,LAT,卡的非零项表示相应的栅元是栅格阵列中的一个,(0,0,0),栅格元素。其它栅格元素用不同的下标来区分，下标确定的规则如下：,用三个下标来指示该栅格元素相对于,(0,0,0),栅格元素的位置。下标的增减表明其相应方向的偏移。,对于六面体栅格，第一个面的外面是,(1,0,0),，第二个面的外面是,(-1,0,0),，然后依次为,(0,1,0),、,(0,-1,0),、,(0,0,1),、,(0,0,-1),。,上述各个面的序号是根据它们的顺序确定的，所以在填写栅元卡时要注意各个面的位置。,对于六棱柱，第一和第二个下标指示六棱柱相邻的两个面的方向，第三个下标指示柱长的方向，如图所示，第一个面的外面是,(1,0,0),，第二个面的外面是,(-1,0,0),，然后依次为,(0,1,0),、,(0,-1,0),、,(-1,1,0),、,(1,-1,0),、,(0,0,1),、,(0,0,-1),。,各个面的序号同样,是根据它们的顺序,确定的，且最后两,个面必须是六棱柱,的底面。,FILL,填充卡,FILL,卡的非零项指明用来填充相应栅元的集合号。该集合由具有相同,U,卡编号的栅元组成。,FILL,项后面可选择加一对括号，里面填变换号或变换本身；表明集合经坐标变换后填充该栅元，即该坐标变换反映了填充的集合栅元和被填充栅元两者坐标系之间的关系。如果没有变换，则该集合继承被填充栅元的坐标变换。同样，用,*,FILL,表明变换矩阵中各元素是旋转角度而非其余弦。,如果被填充的栅元是栅格阵列，,FILL,的说明或者是,一项,或者是,一个数组,。,如果是一项，则该栅阵的某个栅元都用该项指定的同一个集合栅元填充。,如果是一个数组，则只填充由这个数组所覆盖的那部分栅格元素，栅阵的其余部分不存在。且可用不同的集合栅元来填充各个栅格元素。,栅格填充的栅元的,数组,由定义该数组三维尺寸的三个说明项以及数组值本身组成。三个说明项定义了三个栅格下标的范围，格式类似于,FORTRAN,语言（,n:m,），,其下界和上界必须明确地用正、负或零整数表示，并用冒号（,:,）分隔。每个栅格元素的下标由它相对于(0,0,0)元素的位置确定。,每个数组元素对应该栅阵的一个栅格元素，其值为填充该栅格元素的集合号。有两个数值具有特殊的意义：零值表示该栅格元素不存在，这样用零就可以构造特殊结构的栅阵；与该栅元的集合号相同的值则表明该栅格元素不用任何集合去填充，但要用该栅格栅元在栅元卡上指定的材料去填充。,跟单项的,FILL,卡一样，数组中的任何一个值后面都可以选择用一对括号，括号里面是一个变换号或变换本身。,例：,FILL=0:2 1:2 0:1 4 4 2 0 4 0 4 3 3,0 4 0,表示该栅阵只有 8 各元素。元素(0,1,0)、(1,1,0)、(1,2,0)、(0,1,1)和(1,2,1)用集合,4,来填充。元素(2,1,0)用集合,2,来填充。元素(1,1,1)和(2,1,1)用集合,3,来填充。,减方差,MCNP,运用以下卡片来减小方差：,助记符,卡片类型,IMP,栅元重要性,ESPLT,能量分裂和俄国轮盘赌,PWT,次级光子权重,EXT,指数变换,VECT,方向矢量定义,FCL,强迫碰撞,助记符,卡片类型,WWE,权重窗的能量或时间间隔,WWN,权重窗的边界,WWP,权重窗的参数,WWG,权重窗生成器,WWGE,权重窗生成器的能量或时间间隔,MESH,分层重要性网格权窗生成器,PD,探测器贡献,DXC,DXTRAN,贡献,BBREM,韧致辐射偏倚因子,IMP,或,WWN,卡之一是,必须,的，其它卡片是,可选,的。,IMP,栅元重要性卡,格式：,IMP:,n,x,1,x,2,x,i,x,I,n,中子为,N,，,光子为,P,，,电子为,E,。,N,P,、,P,E,或,N,P,E,也是允许的，如果,它们的值相同。,x,i,栅元,i,的重要性，,i,1，2，,I,I,问题中的栅元总数。,缺省,：在一个,MODE N P,问题中，若省略了,IMP:P,卡，则所有栅元的光子重要性都置,1,，除非其中子重要性为零，这时其光子重要性也为零。,栅元重要性卡用于输入各个栅元的重要性。,零重要性可以用来终止粒子的历史。,IMP,卡是必须的，除非用了,WWN,卡。,例：,IMP:N,1 2 2M 0 1 20R,表示栅元1的中子重要性为1，栅元2为2，栅元3为4，栅元4为0，栅元5至25为1。此时如果一个粒子从栅元2进入栅元3，则粒子分裂为两个粒子，每个粒子权重为原来的一半。若粒子从栅元3进入栅元2，则以50的概率进行俄国轮盘赌终止粒子的历史，如果未能终止，则粒子的权重加倍。,如果粒子进入“0”重要性栅元，则粒子被杀死。,如果粒子进入真空栅元，则即不分裂也不终止，然而，当粒子离开真空进入一个非真空栅元时，则要根据其重要性比值得增减进行分裂或俄国轮盘赌。,ESPLT,能量分裂和俄国轮盘赌卡,格式：,ESPLT:,n,N,1,E,1,N,2,E,2,N,5,E,5,n,中子为,N,，,光子为,P,，,电子为,E,。,N,i,粒子分裂的轨迹数。,E,i,发生分裂的能量（,MeV,）。,缺省,：省略此卡则不进行能量分裂。,该卡用于进行能量分裂和俄国轮盘赌。,该卡最多可输入5对参数。,N,i,可以是非整数，也可以是一个在0和1之间的数，此时要进行的是俄国轮盘赌，该值为其存活概率。,当粒子能量降至,E,i,以下时，进行分裂或俄国轮盘赌。当粒子能量升至,E,i,以上时，则进行相反的动作（,N,i,0,时，这种情况不进行动作）。,例：,ESPLT:N,2 .1 2 .01 .25 .001,该例表示当粒子能量降至0.1,MeV,以下时，做一个1变2的分裂，当粒子能量降至0.01,MeV,以下时，同样做一个1变2的分裂，当粒子能量降至0.001,MeV,以下时，做一个存活概率为25的俄国轮盘赌。,反之，当粒子能量升至0.1,MeV,以上时，做一个存活概率为50的俄国轮盘赌，当粒子能量升至0.01,MeV,以上时，同样做一个存活概率为50的俄国轮盘赌，当粒子能量升至0.001,MeV,以上时，做一个1变4的分裂。,PWT,光子权重卡,格式：,PWT,W,1,W,2,W,i,W,I,W,i,栅元,i,中中子碰撞产生光子的相对权重门限。,I,问题中的栅元总数。,缺省,：省略此卡，则所有栅元,的,W,i,=-1,。,该卡用于控制中子碰撞产生的次级光子数目和权重。,对于正的,W,i,项，只有权重大于,W,i,*,I,s,/,I,i,的次级光子能产生，否则要进行俄国轮盘