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1、MCNP4c3说明,堆工所21室何涛（翻译自UWMadison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,% mcnp i= o= optionsOptions(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
2、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% 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=runNamen=baseNamei=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
3、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,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
4、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：2 4R = 2 2 2 2 2nI：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 7xM：表示它前面的数据与x之积例如：5 4M = 4 2
5、0nJ：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
6、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,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
7、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
8、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：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（Chapter 3
9、, Section III.D, Table 3.1, p 3-12)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page 3-21）参考使用Macrobody编号和“面”编号Macrobody RCC的圆柱侧面 j
10、=55.1Macrobody RPP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,
11、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）TRn Ox Oy Oz Bxx Byx Bzx Bxy Byy Bzy Bxz Byz Bzz Mn：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 *）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
12、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pg 3-108)提供了材料所含元素或同位素
13、的原子比例或重量百分比Mn zaid1 frac1 zaid2 frac2 zaidn fracnn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,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
14、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,
