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MCNP4c3说明堆工所21室何涛（翻译自UWMadison教程）MCNP摘要n简介简介n输入文件基础输入文件基础n几何描述几何描述n源的描述源的描述n计数描述计数描述n材料，物理成分和数据材料，物理成分和数据n高级计数描述高级计数描述n高级几何描述高级几何描述n各种简化各种简化n临界问题临界问题MCNP简介n对Unix的熟悉n运行MCNPn绘制MCNP几何图象nMCNP输入文件结构学习目的MCNP简介n懂得怎样用Unix命令行运行MCNPn懂得MNCP文件名的惯例n能够使用绘图工具描述几何形状运行MCNPn%mcnp i=o=optionsnOptions(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MCNPn%mcnp i=o=选项n默认文件名inp输入文件outpASCII输出文件runtpe二进制重启文件n通过命令行改变默认值%mcnp inp=exl oupt=exlo runexlr%mcnp name=exl 练习1an运行一次%mcnp i=demo1 什么文件被创建？n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n始终清楚地定义文件名或者i=inName o=outName r=runNamen=baseNamei=inname n=baseOutNamen这将会防止你覆盖先前地计算结果n这将会帮助你知道哪一个结果是正确的练习1bn运行一次%mcnp n=demo1 什么文件被创建？n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n计算机上的二维几何图象显示n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n几何错误用红色虚线显示n经常绘图检查几何结构练习2an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，密度等学习目标：输入文件基础n了解MCNP中的物理单位n了解MCNP输入文件三个主要部分n了解MCNP输入文件的格式规定n了解MCNP输入文件的简写特点MCNP中的物理单位n长度：cmn能量：MeVn时间：刹（10-8s）n温度：MeV(KT)n原子密度：1024原子/cm3n质量密度：g/cm3n截面：靶（10-24cm2）MCNP输入文件n标题卡n栅元卡要求空行分隔n曲面卡要求空行分隔n数据卡推荐空行作为结束MCNP输入文件格式n每行最多80个字符n不含控制字符，比如：Tabn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n以上三种情况可以单独或同时存在输入简写nnR：表示将它前面的一个数据重复n遍例如：2 4R=2 2 2 2 2nnI：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 7nxM：表示它前面的数据与x之积例如：5 4M=4 20nnJ：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n如果n(R,I,J)中的n缺省，则假设n=1。n如果xM中的x缺省，则致命错误。nnR前面必须放有一个数或由R或M产生的数据项。nnI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。nxM前面必须放有一个数或由R或M产生的数据项。nnJ前面可以放除了I以外的任何内容。输入文件MCNP教程n简介简介n输入文件基础输入文件基础n几何描述几何描述n源的描述源的描述n计数描述计数描述n材料，物理成分和数据材料，物理成分和数据n高级计数描述高级计数描述n高级几何描述高级几何描述n各种简化各种简化n临界问题临界问题MCNP几何n几何基础n快速开始n曲面n组合曲面nMacrobodiesn栅元特性n例子学习目标：几何n懂得四种定义曲面的方法n懂得怎样由曲面创建栅元n了解Macrobodies的定义细节n懂得进行曲面变换n懂得何时使用特殊曲面几何基础n“universe”根据材料和特性被分成不同的区域n整个无穷的universe必须包括在几何模型之内n几何的基本单位是栅元n所有的栅元都由闭合曲面定义n所有的曲面都能将universe分成两部分曲面n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栅元中的复合曲面n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n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n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n+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。n+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n同时满足两个坐向的空间n算符输入：在两个曲面号中用空格n2 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n任意满足两个坐向之一的空间n算符输入：在两个曲面号中用冒号:n2:1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n表示栅元之外的空间n算符输入：在曲面号前用#n#5表示栅元5之外的空间n余以后的区域可以和 其他区域进行交和并的运算n-2#5代表曲面2之内且在曲面5之外的区域。栅元n栅元输入卡包括三个部分n栅元号:1-9999n栅元内容n材料号n材料密度n0，表示原子密度n0：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n圆锥的等式定义了两个“叶”。n参数中额外的条目是用来区分“正叶”和“负叶”的n只有在圆锥平行于轴的时候才有效MCNP曲面：Macrobodiesn有限的“模块”构成的曲面（Chapter 3,Section III.D,Table 3.1,p 3-12)nBOX任意指向的正交框nRPP直角平行六面体n所有的表面垂直于各自的轴nSPH球n与方程表示的球是一样的nRCC直圆柱体n轴与底面垂直，但是方向任意nRHP(HEX)直六面棱柱n与RCC相似但底为任意的六边形MCNP曲面：Macrobodiesn“坐向”与其他封闭曲面相类似n+正的坐向，点在曲面以外。n+负的坐向，点在曲面以内。n能够与其他类型的曲面相复合n从能够被分别索引的“面”构造Macrobody 的“面”n面是按顺序编号的（见说明书page 3-21）n参考使用Macrobody编号和“面”编号nMacrobody RCC的圆柱侧面 j=5n5.1nMacrobody RPP的ymax平面 j=10n10.3MCNP曲面：用点定义对称曲面n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）n每一对坐标点定义曲面上的一个点n第一个坐标：点离轴的距离n第二个坐标：点离轴的半径MCNP曲面：用点定义对称曲面n一个点：定义一个平面n两个点：定义平面或者线性曲面（圆柱、圆锥）n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）n所有的点都在同一叶上n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n任意三点定义一个平面n所产生的平面方程系数遵循原则n原点是负方向n(0,0,)是正方向n(0,0)是正方向n(,0,0)是正方向致命错误曲面坐标变换nTRn坐标变换卡（见page3-30）nTRn Ox Oy Oz Bxx Byx Bzx Bxy Byy Bzy Bxz Byz Bzz Mnn：变换号，与曲面匹配nOx Oy Oz，变换的原点位移矢量nBxx Bzz变换的旋转矩阵（余弦或度*）nMn1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n1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n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n例子：轴平行于(1,1,0)的圆柱n怎样直接写出等式定义？n替代方法n用等式定义x轴的圆柱n进行45度角的变换练习n继续上一章的练习n使用macrobodies将混凝土球壳替换成立方体n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。n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n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n栅元不仅仅是指几何形状，还包括n材料：定义栅元中用来输运和反应的截面n重要性：n基本用途：把无用的universe和物理模型分离开来n高级用途：改进问题的统计结果MCNP栅元：材料定义nMn材料卡在输入文件的数据卡部分（见pg 3-108)n提供了材料所含元素或同位素的原子比例或重量百分比nMn zaid1 frac1 zaid2 frac2 zaidn fracnnn材料号，与栅元卡中条目匹配nzaid根据原子序数和原子量定义的同位素IDn通常：zaid=Z*1000+AnA=0，代表天然元素n对于特殊的截面库有可选条目zaid.xsidnfrac元素在材料中的原子比例或重量百分比（若为负值)nMCNP将会自动归一化MCNP栅元：材料定义示例nM1 92235 4.5 92238 95.5 8016 13.5n含丰度为4.5%的铀235的氧化铀（核燃料）nM25 7000 78 8000 21n空气的近似nM1 1001 0.5 8016 0.25 6012 0.25n少量的杂质一般是不重要的n钢含有23种不同的元素nM4 26000 88.8 24000 9 74000 2 25000 0.5 14000 0.25 6000 0.1MCNP栅元：重要性n每个栅元都有重要性n标准的重要性为1n不同的数值用来表示重要性的递减n如果重要性为0，粒子在此栅元中不予考虑n终结粒子历史n剩下的universe重要性为0MCNP栅元：重要性的定义nIMP:n,IMP:p,IMP:e,IMP:n,p 等n两种方法定义重要性n 在栅元描述卡中，曲面描述之后定义n 1 3-8-1 2#(-3 5)IMP:n=1n 4 0 1 :-4 5IMP:n=0n 作为数据卡，每个栅元对应一个数字nIMP:n 1 1 1 0$For 4 cells整个历史的描述n源的定义n这是必须的:没有源就没有粒子n问题截断条件n可选的:没有截断条件，问题将永远计算下去n计数n可选的:没有计数就不会知道任何计算结果源的描述n通用源卡 SDEF 定义了如下内容n粒子在哪里创建n栅元，曲面，(x,y,z)n粒子在何时创建n粒子的能量和方向n粒子权重n粒子类型n默认值n在零点零时刻创建，E=14MeV，各向同性，权重为1问题截断卡n两种主要的截断n粒子数目NPSn计算时间CTME（以分为单位）n个别粒子的其他截断nCUT 对每个粒子定义了最大时间，最小能量等nELPT对每个栅元定义了最小能量计数n用来提供物理量的估计计数nFn:a j1 j2 j3 jN Tnn计数号，最后一位定义计数类型na计数粒子标志符：n,p,enji计数所在的区域nT可选：所有计数区域合集的计数计数类型n表面计数n1穿过曲面的积分流量n2穿过曲面的平均通量n栅元计数n4一个栅元的平均通量n6一个栅元的平均沉积能量n7一个栅元的平均裂变沉积能量n特殊计数n5一个点或环探测器的通量n8一个脉冲幅度探测器的通量练习n以前面的问题为基础建立完整的模型n加入材料定义和栅元重要性n加入默认源n计算100000个粒子n对铍球外表通量计数MCNP几何总结n四种定义曲面的方法n方程，macrobodies，一般平面，对称旋转n逻辑算符把曲面与栅元联系起来n逻辑算符：交，并，余n栅元说明还需要材料和重要性nmacrobodies是由“面”构成的n“面”类似其他曲面，但被内在描述n曲面可以任意进行坐标变换MCNP教程n简介简介n输入文件基础输入文件基础n几何描述几何描述n源的描述源的描述n计数描述计数描述n材料，物理成分和数据材料，物理成分和数据n高级计数描述高级计数描述n高级几何描述高级几何描述n各种简化各种简化n临界问题临界问题MCNP源的定义n源的粒子特性n独立分布n体积源和曲面源n内嵌函数n非独立分布n源的检查学习目标：源n知道粒子源必要的增殖特性n能够使用各种独立的样本分布n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n懂得使用内嵌的PDF函数n能够使用非独立样本分布n能够检查使源的产生正确源的描述n通用源卡 SDEF 定义了如下内容n粒子在哪里创建n栅元，曲面，(x,y,z)n粒子在何时创建n粒子的能量和方向n粒子权重n粒子类型n默认值n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)nSDEFvar1=spec1 var2=spec2 (p3-50)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)n变量说明有三种形式n显值nERG=2n能量为2MeVn分布号nERG=D1n能量由1号分布定义n相关分布nERG FPOS D2n能量是位置的函数，且从分布2抽取源的粒子类型n只允许一种粒子nPAR=(必须清楚，且没有分布）n1中子n2质子n3电子nMODE卡（问题类型卡）必须支持粒子类型n默认值是MODE卡支持的最小数字独立分布n四种概率分布n柱状图独立分布n四种概率分布n柱状图n离散的独立分布n四种概率分布n柱状图n离散的n分段线性独立分布n四种概率分布n柱状图n离散的n分段线性n复合源信息卡nSIntypeI1 I2 Iknn分布号ntype(类型）nH:柱状直方分布nL:离散的源变量值nA:线性分段值nS:复合值nIk依赖于类型的源变量值或分布号nH:直方图分布的箱边界nL:离散的源变量值nA:定义概率分布的点nS:次分布号源概率卡nSPnoptionP1 P2 Pknn分布号noption(说明）n空格:H或者L分布的箱概率，A分布的概率密度nD:H或者L分布的箱概率nC:H或者L分布的积累箱概率nV:对于栅元分布n概率与栅元体积成正比（乘以Pi）nPi源变量概率直方分布nIk定义直方分布箱的边界n必须单调上升nPk定义下列任何一种n每一个箱的相对概率n每一个箱的积累概率nP1必须是0nMCNP将会对Pi重新归一直方分布示例n在(-1,1)之间的均匀分布SI1 -1 1SP1 01n五个箱且中间的概率最大SI1 H -1 -.6 -.2 .2 .6 1SP1 D 012321n与上相同,使用累计概率SI1 -1 -.6 -.2 .2 .6 1SP1 C013689离散分布nIk定义离散变量值n不需要单调上升nPk定义下列任何一种n每一个值的相对概率n每一个值的积累概率nMCNP将会对Pk重新归一离散分布示例n相同的边界分布SI1 L -1 1SP1 -1 1n五个值且中间的概率最大SI1 L -1 -.5 0.5.1SP1 D1 2 3 2 1n与上相同,使用累计概率SI1 L -1 -.5 0.5.1SP1 D1 3 6 8 9n向量分布SI1 L0 0 01 1 12 3 49 8 7SP1 1 2 1 3分段线性分布nIk定义分段线性分布的点n必须单调上升n分段线性区间的最小值和最大值nPk定义分段线性区间每一点上的值nPk和Pk通常为0，但不做要求nMCNP将会对Pk重新归一n在点之间的概率分布是线性内插的线性内插分布示例n从0到1的倾斜分布SI1 A 0 1SP1 0 1n锯齿分布SI1 A -1 -.5 0 .5 1SP1 0 1 0 1 0n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 1SI1 1 0.90 0.65 0.35 0.10 0 0.10 0.35 0.65 0.90 1定义源的位置n体积源可以在三种坐标系统内定义n直角坐标,柱坐标,球坐标n表面源可以定义为n简化的体积源,具有曲面特征n位置的取样以源的类型为基础n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n提供X,Y,Z的分布n例子：n在222的箱内的均匀源SDEF X=D1 Y=D2 Z=D3SI1-11SP1 0 1SI2-11SP2 0 1SI3-11SP3 0 1直角坐标下的体积源n在222的箱内特殊的非自然分布SDEF X=D1 Y=D2 Z=D3SI1-101SP1 0 1 2SI2A-11SP2 01SI3A-101SP3 010柱坐标下的体积源nSDEF变量nPOS，AXS，RAD，EXTn圆柱的轴沿着AXS方向通过POSn在一个以RAD的抽样值为半径的圆上均匀抽取粒子的位置n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n柱坐标下源的缺省取样nEXT 均匀取样nRAD 幂函数取样正比于r1n一般举例n均匀圆柱表面源n在SIn卡上填写两端离POS的距离EXTn在SIn卡上填RAD的内半径和外半径n圆柱体积源n表面的内半径为0柱坐标下的体积源举例n2cm长的燃料芯块均匀源，中心在原点，轴为X轴，直径1cmSDEF POS=0 0 0 AXS=1 0 0 EXT=D1 RAD=D2SI1-11SP1 0 1SI2 00.5SP2 -21 1n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=D2SI1-11SP1 0 1SI2 0.40.5SP2 -21 1柱坐标下的体积源举例n仍为上列燃料芯块，中心(2,3,4)，沿(1,1,1)方向SDEF POS=2 3 4 AXS=1 1 1 EXT=D1 RAD=D2SI1-11SP1 0 1SI2 00.5SP2 -21 1球坐标下的体积源nSDEF变量nPOS，RADn不允许指定AXS和X,Y,Zn球心在POSnRAD为从球心到粒子均匀取样位置的距离nRAD默认值为正比于r2的幂函数球坐标下的体积源举例n球心在原点，直径1cm的均匀源SDEF POS=0 0 0 RAD=D2SI2 00.5SP2 -21 2n上面均匀源的外壳SDEF POS=0 0 0 RAD=D2SI2 0.40.5SP2 -21 2n在三个不同位置的类似均匀源SDEF POS=D1 RAD=D2SI1 L0 0 02 3 4-5 4 3SP1 1 1 1SI2 0.40.5SP2 -21 2曲面源n曲面源可以看作简化的体积源n曲面说明不是必需的，但是n注意：不要在几何曲面上创建曲面源而不进行说明，所以要n指明几何曲面SUR=n，或者n把曲面源定义在未说明的几何结构之外n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n直角坐标下的源分布nX，Y和Z，必须定义平面曲面SUR上的点n应该定义源的方向VECn圆形的源分布nPOS定义分布的中心nRAD定义分布半径nSUR或AXS定义平面平面曲面源举例n22的箱均匀表面源SDEF X=D1 Y=D2 Z=1 SUR=3.6SI1-11SP1 0 1SI2-11SP2 0 1nR=2的圆柱侧面表面源SDEF SUR=4.3 POS=0 0 0 RAD=D1 SI11$默认取样正比于r球表面源n没有表面说明时nRAD为定值的简化的体积源n不允许指定AXS和EXTn区域内均匀分布n有表面说明时nRAD不需要nAXS和EXT说明非均匀分布特点柱表面源n只看作简化的体积源n指明RAD的定值n不能用SUR=n否则出现致命错误n例子：n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=D1 RAD=2.01SI1-11SP1 0 1点源n两个方法说明点源的位置nX,Y,ZnPOSn对于多个点源,X,Y,Z要求独立分布n此时推荐使用POSnPOS分布：SI1 L0 0 01 1 12 3 49 8 7SP1 1 2 1 3内部函数(Build-in PDFs)n对于一些源变量，可以使用内部函数nSPn f a bnn 分布号nf内部函数识别符na b内部函数参数n只能用于特定的变量（见p3-60,表3.4）n参见特殊的缺省值和快捷方式（p3-61）源的方向n DIR：cos，是VEC和粒子飞行 方向的夹角余弦nVEC：DIR的参考矢量源的方向默认值n对于体积源（SUR=0)nVEC：缺省时产生各向同性分布nDIR：由各向同性均匀抽取n对于曲面源（SUR不等于0)nVEC：垂直于曲面，曲面用NRM表征nDIR：在0到1之间由余弦分布抽取的线性样本源方向举例n沿X轴的激光束SDEFVEC=1 0 0 DIR=1 n沿X轴方向上有向前的最大辐射的靶SDEFVEC=1 0 0 DIR=D1SI101SP1 -215复合的独立分布nIk定义各级各个分布的离散变量值nIk0：使用变量的默认值nPk定义各级各个分布的概率nMCNP将会对Pk重新归一n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n辐射能谱通常既有离散能谱又有连续能谱。复合分布举例n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n一个源变量可能与另一个源变量值的选取有关nDSnoption J1 J2 Jknn分布号noption(说明）n省略或H:直方分布nL:离散值nS:复合值nJk依耐于类型的源变量值或分布号nH:直方图分布的箱边界nL:离散的源变量值nS:次分布号相关源分布nDSn T I1 J1 I2 J2 Ik Jknn分布号nIk独立变量的离散值nJk相关变量的离散值n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n当相关变量取缺省值时，通常使用T选择相关源分布nDSn Q V1 S1 V2 S2 Vk Sknn分布号nVk独立变量的箱边界n单调上升nVk的最大值必须不小于独立变量可能的最大值nSk相关变量的分布号n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n如果Sk=0,使用变量的缺省值n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n能量不同的两个点源SDEFPOS=D1ERG=FPOS=D2SI1L 5 0 0-5 0 0SP1 1 1DS2L 5 10n基于能量的不同角分布SDEFERG=D1DIR=FERG=D2SI1 H026SP1 0 0.2 1DS2S 3 4栅元舍弃n怎样从不规则形状的栅元体中均匀抽样？n直角坐标下体积源：CEL=3Cookie-cutter舍弃n怎样从不规则形状的表面区域均匀抽样？n定义一个特殊的栅元以适当的形状与曲面相交nCCC=n关于源的舍弃n在取样以后(使用X,Y,Z或POS,RAD,EXT确定位置）n如果(x,y,z)在栅元之外，舍弃并重新取样n源变量EFF给定了取样效率的下限n如果粒子接受率小于EFF,问题放弃n默认值：0.01nCookie-cutter栅元不能取为问题中描述的真的几何形状源的检查nPRINTX1X2X3数据卡n如果PRINT卡（输出打印卡）不给出n则产生最小的基本输出n如果Xi不给出n则产生最大输出n如果Xi大于0n则产生最小基本输出和Xi列表n如果Xi小于0n则产生最大输出和Xi列表n见说明书3-135的表格n表110给出了前50种源粒子MCNP源的总结nMCNP给出了大量的灵活的定义源的方法n不同方式的独立分布n复合分布n相关分布n内部函数n栅元舍弃和Cookie-cutter舍弃n源的定义很复杂，必须经常检查MCNP教程n简介简介n输入文件基础输入文件基础n几何描述几何描述n源的描述源的描述n计数描述计数描述n材料，物理成分和数据材料，物理成分和数据n高级计数描述高级计数描述n高级几何描述高级几何描述n各种简化各种简化n临界问题临界问题MCNP计数n基本计数n计数箱n计数分段n计数乘子n计数箱乘子/归一化n计数标记n计数输出优化学习目标:MCNP计数n知道怎样选择正确的计数类型n能定义计数箱n能在几何上对计数分段n知道使用计数乘子和找到乘子因子n知道使用计数标记n能够优化计数输出n能够在运行时输出计数Fn计数卡n计数标签给出了物理量的估值nFn:a j1 (j2 j3)jN Tnn计数号,其最后一位定义类型na计数粒子类型n,p,enjN 计数区域nT可选：所有计数区域的总数或平均数n括号内的项给出这些区域的总数或平均计数计数类型n表面计数n1穿过曲面的积分流量n2穿过曲面的平均通量n栅元计数n4一个栅元的平均通量n6一个栅元的平均沉积能量n7一个栅元的平均裂变沉积能量n特殊计数n5一个点或环探测器的通量n8一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/g Jerk/gF8：脉冲幅度pulseMeV计数和Macrobodiesn不能在整个macrobody曲面上计数n必须使用单独的“面”或者面的集合n如果曲面5是macrobody的RCC(直圆柱体）nF1:n 5将是错误的nF1:n (5.1 5.2 5.3）才是正确的n在某些情况下，消除的曲面（eliminated surface)不能用来计数（或者描述源）n如果曲面2.3因为与另一个曲面相同而被消除，那么nSUR=2.3在SDEF卡中错误nF1:n 2.3在计数中错误定义计数箱n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n用户可以定义下列每个量的计数箱n能量箱能谱n余弦/角度箱角度分布n时间箱瞬时特性n分段箱空间分布能量、时间和余弦箱En E1 E2 EkCn C1 C2 CkTn T1 T2 Tknn计数号nn0时对于所有计数给出箱的缺省值n余弦箱只在类型1时有效nEi 第i个能量箱的上限nCi第i个余弦箱的上限（C1-1）nTi第i个时间箱的上限nMCNP将会自动给出时间箱和能量箱计数总和n在余弦卡末尾填写T也可得到计数总和计数分段n通过几何划分对计数进行空间分段nFSnS1 S2 Sk Tnn计数号nSi标记的几何曲面nT可选的总的计数箱n应用于计数n的每一个栅元或曲面n可以要求SDn卡定义分段体积或面积理解计数分段nFS（分段计数）卡上的k个曲面将会创建k1个分段体积或曲面1.相对于曲面S1的坐向与数符相同的部分2.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k.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)nn计数号nk计数卡上的栅元或曲面数目nm计数卡上的分段数目nDij第I个栅元或曲面上的第j个分段的面积，体积或质量n在MCNP不能自动计算体积或面积时必须使用此卡计数乘子nFMn(bin set1)(bin set2)Tnn计数号n(bin set i):箱组i,(乘子组1)(乘子组2)衰减器组)nT：可选项，给出所有箱的总计数n用来计算以下列形式的通量函数表示的量C(E)R(E)dEn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n乘子组nC m(reactor list 1)(reactor list 2)nC增殖常数n对于计数类型4且C-1，则使用C=anm在材料卡上标识的材料号nreactor list i：反应表i，由空格（表示乘）和或冒号（表示加）分开的反应号n乘在加之前运算，且反应表内不允许括号n(R1 R2:R3)=(R1*R2)+R3n(R1 R2:R1 R3)=(R1*R2)+(R1*R3)=R1*(R2+R3)n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n衰减器组nC -1 m1 px1 m2 px2 nC增殖常数nmi材料号 npxi密度乘以衰减材料厚度 n正值表示原子密度n负值表示质量密度n用计数乘子Ce-.px模拟粒子在衰减器中行为n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n特殊乘子组nc-knc增殖常数nk特殊计数乘子n11/权重n给出径迹数n21/速度n给出中子总数乘子箱EmnME1 ME2 MEkCMnMC1 MC2 MCkTMnMT1 MT2 MTknn 计数号nn0时对于所有计数给出箱的缺省值n余弦箱只在类型1时有效nMEi：适用于能量箱i的乘子nMCi：适用于余弦箱i的乘子(c1-1)nMTi：适用于时间箱i的乘子箱的归一化n乘子箱的一个主要用途是通过箱的宽度进行归一化n标准箱对于每一个箱提供了全部的直方分布n通过箱的宽度进行划分可以产生下列结果：n每单位能量能量箱n每单位立体角余弦箱n每单位时间时间箱计数标记nCFnC1 C2 CknSFnS1 S2 Sknn计数号n当n=0时对于所有计数使用默认标记nCi栅元标记编号nSi曲面标记编号n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n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）nFQna1 a2 aknn计数号n计数箱类型编码（按照默认顺序)nF栅元，曲面或探测器nD直接或者带标记nU用户nS分片断nM乘子nC余弦nE能量nT时间n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n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nFCn计数注释卡n可在输出文件中打印注释信息n在计数被修改以后特别有用交互式计数显示nMCNP可以暂停以检查计数的中间状态（见附录B）nTallynn将计数n设为当前计数以测绘nFreeqn设置变量qF D U S M C E T为X轴nFixedqnn测绘变量q F D U S M C E T的计数箱nnLINLIN或者LOGLIN：切换Y轴的对数坐标关于计数的更多主题n环形探测器n探测器响应函数n微扰n计数涨落绘制n计数特殊处理MCNP计数总结nMCNP提供了一些物理量的计数n能量箱，时间箱和角度箱便于进行更细致的分析n计数分段允许存在简单的空间相关性n计数乘子可以计算更多的物理量n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n简介简介n输入文件基础输入文件基础n几何描述几何描述n源的描述源的描述n计数描述计数描述n材料，物理成分和数据材料，物理成分和数据n高级计数描述高级计数描述n高级几何描述高级几何描述n各种简化各种简化n临界问题临界问题MCNP中的各种约简n各种约简的语法n截断n数目控制n调整取样n部分确定性n常见问题能量和时间截断nCUT：n T E WC1 WC2 SWTMnn粒子类型：N为中子，P为光子，E为电子nT最高截断时间，以刹为单位nE最低截断能量，以MeV为单位n当粒子的寿命超过T时就被杀死n当粒子的能量小于E时就被杀死n缺省值n中子：T为无限大值，E0.0MeVn光子：T为中子寿命，E0.001MeVn电子：T为中子寿命，E0.001MeV权重截断nCUT：n T E WC1 WC2 SWTMnn粒子类型：N为中子，P为光子，E为电子nWC1 WC2权重截断nSWTM 源粒子最小权重n当粒子权重WGT1时实行分离n0Ni1时按概率实行轮盘赌n最多五组n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nWWE:n E1 E2 Ej(j100)nWWNi:n Wi1 Wi2 Wij(j0 为SWITCHN除以粒子所在栅元的重要性n通常使用SWITCHN0nMTIMEWWE卡上的权窗类型 0n0能量n1时间权窗产生器nMCNP自动产生优化后的权窗n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n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n结果写入文件中以给WWP卡作参考SWITCHN=-1权窗产生器nWWG It Ic Wg J J J J IEnIt：对于优化问题的计数号nIc：权窗的参照栅元n0 问题栅元号n0网格产生器nWg：参照栅元Ic的权窗下限值n0取值为平均源权的一半nJ：不使用nIE：切换能量（0）和时间（1）网格产生器nMESHmesh variable=specificationnGEOMnxyz，rec直角坐标nrzt，cyl柱坐标nREF 参考点的x，y，z坐标nORIGINMCNP几何中多重网格的x，y，z坐标nAXS 园柱网格的轴方向向量nVEC 定义的向量，沿AXS方向，平面角0n网格的边界应该在问题几何之外n详见3-44网格产生器nMESH mesh variable=specificationnIMESH,JMESH,KMESH：在(x,y,z)或者(r,)方向上的网格点的近似位置nIINTS,JINTS,KINTS：在(x,y,z)或者(r,)方向上的网格点之间的精确距离n网格的边界应该在问题几何之外n详见3-44指数变换nEXT:n A1 A2 Ai AInVECTVa Xa Ya Za Vb Xb Yb Zbnn粒子类型nAi第I个栅元的数据项，格式为QVCnQ0：不进行变换nQp：0p1，固定的拉伸参数nQS：pa/t，a是俘获截面nI问题的栅元数na，b 标记矢量Va,Vb的序号nXa Ya Za定义矢量Va的三个一组的坐标强迫碰撞nFCL:n x1 x2 xi xInn粒子类型nxi第i个栅元的强迫碰撞控制参数；|xi|1n如果|xi|1，对碰撞粒子用幸存概率|xi|做轮盘赌 nI问题的栅元总数n当粒子进入强迫碰撞的栅元时，在表面上将不做权窗处理nxi0，强迫碰撞重复进行直至粒子被杀死源偏倚nSBn option B1 B2 BknSBn f a bnn分布号noption与SPn卡相同n空格:H或者L分布的箱概率，A分布的概率密度nD:H或者L分布的箱概率nC:H或者L分布的积累箱概率nV:对于栅元分布n概率与栅元体积成正比（乘以Pi）nBi源变量概率nf内部函数识别符na，b 内部函数输入参数基本的源偏倚n能量偏倚nSDEF ERGD1SI1 0 1 2 3 4 5SP1012121SB101111 10n方向偏倚nSDEF VEC1 0 0 DIRD2SI1 1 0 1 SP1011SB1015偏倚内部函数n没有偏倚，通常不给出SI卡nSI卡可以用来提供偏差nMCNP近似函数列出了高达300个等概率箱nSDEFERGD1SP15aSI10.0050.120SB1 C 0 0.5 1点和环形探测器nFn5：p x y z R0nFn5a：p a0 r R0nn5以5结束的计数号np粒子类型nR0探测点处邻域球半径，正号表示以cm为单位，负号表示以平均自由程为单位n点探测器nX Y Z点探测器的位置n环探测器na定义探测器轴的字母x，y或zna0环平面在相应对称轴上的截距nr环半径DXTRAN球nDXT：n x1 y1 z1 RI1 RO1 x5 y5 z5 RI5 RO5nn粒子类型nxi yi zi第I个