《《蒙特卡罗方法及应用》6.MCNP在粒子输运中的应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《蒙特卡罗方法及应用》6.MCNP在粒子输运中的应用课件（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章第六章 MCNP在粒子输运中的应用在粒子输运中的应用 1.MCNP应用概述应用概述2.MCNP一般应用步骤一般应用步骤3.MCNP输入文件描述输入文件描述4.例子例子1.MCNP应用概述应用概述 MCNP是现成的蒙特卡罗应用软件之一。是现成的蒙特卡罗应用软件之一。一般情况下，使用者只是应用，无需再去一般情况下，使用者只是应用，无需再去按照蒙特卡罗基本思想编制软件。按照蒙特卡罗基本思想编制软件。在这种情况下，使用者要做的工作有：在这种情况下，使用者要做的工作有：准备准备MCNP软件（复制、安装软件）软件（复制、安装软件）建模、编写输入文件，建模、编写输入文件，运行、计算，运行、计算，分析结
2、果。分析结果。2.MCNP应用步骤应用步骤按照如下步骤可快速入门按照如下步骤可快速入门 （课堂讲解、演示操作）（课堂讲解、演示操作）（1）准备软件，）准备软件，MCNP4C（2）根据任务建模）根据任务建模（3）编写输入文件，）编写输入文件，t.inp（4）运行、计算）运行、计算,MCNP i=t.inp o=t.o（5）提取目标信息、作图与分析，）提取目标信息、作图与分析，t.o3.1 3.1 准备软件准备软件 MCNP4C易学易用、不需要安装，易学易用、不需要安装，复制到硬盘中即可使用；复制到硬盘中即可使用；在文件夹在文件夹MCNP4C中运行。中运行。MCNP5版本需要安装。版本需要安装。最
3、新版本最新版本MCNP6，还没见国内用户公开使用。，还没见国内用户公开使用。3.2 3.2 根据任务建模根据任务建模 根据工作任务建根据工作任务建立模型，根据模型建立模型，根据模型建立输入文件，模型与立输入文件，模型与输入文件一一对应。输入文件一一对应。3.2 3.2 根据任务建模根据任务建模 根据工作任务建根据工作任务建立模型，根据模型建立模型，根据模型建立输入文件，模型与立输入文件，模型与输入文件一一对应。输入文件一一对应。3.2 3.2 根据任务建模根据任务建模 根据工作任务建立模型，根据模型建立根据工作任务建立模型，根据模型建立输入文件，模型与输入文件一一对应。输入文件，模型与输入文件
4、一一对应。3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件 MCNP的的输输入入包包括括几几个个文文件件，但但主主要要的的一一个是由用户编写的个是由用户编写的INP文件，是文本文件。文件，是文本文件。该该文文件件包包括括描描述述问问题题所所必必须须的的全全部部输输入入信信息息。文文件件采采用用卡卡片片结结构构，每每行行代代表表一一张张卡卡片片，文件由一系列卡片组成。文件由一系列卡片组成。输输入入文文件件，就就是是按按照照规规定定的的格格式式和和规规则则，填写模型的几何参数、物理参数和输出参数。填写模型的几何参数、物理参数和输出参数。占用每行前占用每行前80列。列。3.3 3.3 编写输入文件编写输入文
5、件 文本文件，采用文本编辑器，不要采用文本文件，采用文本编辑器，不要采用word等字处理软件。文件名，如：等字处理软件。文件名，如：lr.inp（1）inp文件的组成主要有三块，即三个部分：文件的组成主要有三块，即三个部分：最上一块最上一块栅元卡栅元卡 中间一块中间一块曲面卡曲面卡 最下一块最下一块数据卡数据卡 且相邻的两块之间必须空一行。且相邻的两块之间必须空一行。（1）输入文件构成）输入文件构成信息块选择项标题卡仅一行，占用第 180 列。作为输出标题。栅元卡栅元卡定义构成整个系统的各个基本介质单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。元以及相应的物理信息。曲面卡曲面卡定义组
6、成栅元的曲面信息。定义组成栅元的曲面信息。数据卡数据卡其它数据，包括问题类型、源描述、其它数据，包括问题类型、源描述、材料描述、计数描述，问题截断条件材料描述、计数描述，问题截断条件等。等。其它选择项实例实例表表1，MCNP输入文件中物理量的单位输入文件中物理量的单位长度长度厘米厘米能量能量MeV时间时间10-8 秒秒温度温度MeV（kT）原子密度原子密度1024 个原子个原子/厘米厘米3质量密度质量密度克克/厘米厘米3截面截面10-24 厘米厘米2原子量原子量中子质量的中子质量的1.008664967倍倍阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数6.0231023 3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件
7、栅元卡部分栅元卡部分 第一列，栅元号第一列，栅元号 第二列，材料号第二列，材料号 随后，描述该行栅元的密度、所有曲面，随后，描述该行栅元的密度、所有曲面，重要性，重要性，$后是注释后是注释3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件栅元卡部分栅元卡部分 3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件曲面卡部分曲面卡部分 3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件数据卡部分数据卡部分 问题类型（问题类型（MODE）卡卡 如果不给出MODE卡，则缺省形式是MODE N，即缺省值是中子输运问题。格式：MODEx1 xi xi N，中子输运。P，光子输运。E，电子输运。ERG 能量（能量（Mev）POS 抽样位置
8、的参考点抽样位置的参考点 PAR 特殊类型源特殊类型源 1 MODE N或或N P或或N P E为中子为中子 2 MODE P或或P E为光子为光子 3 MODE E为电子为电子Fn 计数卡计数卡 F8：P或或F8：E或或F8：P,E 探测器中脉冲数的能量分布探测器中脉冲数的能量分布En 记数能量卡记数能量卡例：例：E11 0.1 1 20 把把F11流量计数分成流量计数分成4个能量箱：个能量箱：（1）从截断能量到）从截断能量到0.1MeV，（2）从）从0.1到到1.0MeV，（3）从）从1.0到到20.0MeV，（4）整个能量范围，即从截断能到）整个能量范围，即从截断能到20.0MeV。3.
9、3 3.3 编写输入文件编写输入文件 例例2，栅元卡部分，栅元卡部分 反推几何模型反推几何模型 晶体的几何描述几种方法？晶体的几何描述几种方法？栅元用各相关曲面的布尔运算表示，布尔栅元用各相关曲面的布尔运算表示，布尔算符包括：算符包括：交交（用空格表示（用空格表示）、）、并并（用冒号（用冒号:表示）、表示）、非非（用（用#表示）。表示）。缺省的运算顺序是先缺省的运算顺序是先非非，其次是，其次是交交，最后，最后是是并并，使用括号可控制布尔运算的次序。，使用括号可控制布尔运算的次序。非运算有两种形式：(1)#n，n是某个栅元号，#n表示一个由不在栅元n内的点组成的空间区域。(2)#(-)，括号内是
10、对某一个栅元进行描述的曲面栅元关系组，这一形式定义的几何区域由不属于括号内描述区域的点组成的空间。例如：3 0 -1 2 -4$定义栅元3#3$与下行相同#(-1 2 -4)3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件 例例2，曲面卡部分，曲面卡部分 曲面编号可以不连续曲面编号可以不连续 表表3 MCNP曲面卡曲面卡助记符类型说 明方 程卡片上的数据项PPXPYPZ平面一般垂直X轴垂直Y轴垂直Z轴SOSSXSYSZ球面球心在原点一般球心在X轴球心在Y轴球心在Z轴C/XC/YC/ZCXCYCZ圆柱面平行于X轴平行于Y轴平行于Z轴轴心在X轴轴心在Y轴轴心在Z轴表表3.1 MCNP曲面卡（续一）曲面卡（
11、续一）助记符类型说 明方 程卡片上的数据项K/XK/YK/ZKXKYKZ圆锥面平行于X轴平行于Y轴平行于Z轴轴心在X轴轴心在Y轴轴心在Z轴1只用于单叶锥面SQ椭球面双曲面抛物面轴平行于X、Y或Z轴GQ圆柱面圆锥面椭球面双曲面抛物面轴不平行于X、Y或Z轴表表3.1 MCNP曲面卡（续二）曲面卡（续二）助记符类型方 程卡片上的数据项TXTYTZ椭圆或圆形的圆环面对称轴平行于X、Y或Z轴X Y Z P由点定义的曲面 曲面的指向在曲面的指向在MCNP中具有重要意义。中具有重要意义。如如果果点点（x,y,z）在在一一个个曲曲面面的的方方程程计计算算值值为为正正，则则称称该该点点对对于于这这个个曲曲面面是
12、是正正向向的的；反反之则为负向的。之则为负向的。对对于于球球、柱柱、锥锥及及环环，曲曲面面外外部部是是正正向向的的。对对于于垂垂直直于于坐坐标标轴轴的的平平面面（PX、PY或或PZ），大于相应平面截距的点是正向的。大于相应平面截距的点是正向的。在栅元的几何说明中，关于曲面的指向是在栅元的几何说明中，关于曲面的指向是很重要。很重要。假定曲面假定曲面 s 的曲面方程为的曲面方程为 f(x,y,z)0，则对于则对于f(x,y,z)0的区域对于曲面的区域对于曲面 s 具有正具有正的指向；的指向；对于对于f(x,y,z)0的区域对于曲面的区域对于曲面 s具有具有负的指向。负的指向。正指向的区域用正指向的
13、区域用+s表示，表示，“+”号可不写；号可不写；负指向的区域用负指向的区域用-s表示。表示。3.3 3.3 编写输入文件编写输入文件 例例2，数据卡部分，数据卡部分 为为书写方便，可以使用如下书写功能：书写方便，可以使用如下书写功能：I.nR功能，表示将它前面的数据重复功能，表示将它前面的数据重复n次次。例如：例如：2 4R 等同于等同于 2 2 2 2 2II.xM功能，它表示的数值为前面的数据乘上x。例如：1 1 2M 2M 4M 2M 1 1 2 4 16 32III.nI功能，表示在与其前后相邻的两个数之间，功能，表示在与其前后相邻的两个数之间，插入插入n个线性插值点。对于个线性插值点
14、。对于 X nI Y 的结构，的结构，如果如果X和和Y是整数，且是整数，且XY刚好是刚好是n+1的整倍的整倍数，则产生标准的整数插值，否则产生实数数，则产生标准的整数插值，否则产生实数插值，但插值，但Y值直接存储。值直接存储。例如：例如：1.5 2I 3.0 1.5 2.0 2.5 3 2.0可能不精确可能不精确而而 1 4I 6 1 2 3 4 5 6 都是精确定整数都是精确定整数必须满足以下规则：i.nR前面必须放一个数或者放由R或M产生的数据项。ii.nI 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。iii.xM 前面必须放一个数或者放由R或M产生的数据项。例
15、如:1 3M 2R1 3 3 31 3M I 41 3 3.5 41 3M 3M1 3 91 2R 2I 2.51 1 1 1.5 2.0 2.51 R 2M1 1 21 R R1 1 11 2I 4 3M 1 2 3 4 121 2I 4 2I 101 2 3 4 6 8 101 4I 3M错误！错误！IV.NPS 历史数截断卡历史数截断卡格式格式：NPS N N 粒子的历史数。粒子的历史数。该卡指定要计算的粒子历史数，当计算该卡指定要计算的粒子历史数，当计算的粒子历史数达到指定值时，的粒子历史数达到指定值时，MCNP将中止将中止计算。计算。举例，举例，nps 100000 nps 1000
16、0000 两者运行结果的区别？两者运行结果的区别？V.CTIME 计算时间截断卡计算时间截断卡格式：格式：CTIME x x 计算时间（分钟）。计算时间（分钟）。该卡指定该问题在计算机上花费的时间该卡指定该问题在计算机上花费的时间限制，超过该时间，限制，超过该时间，MCNP将中止计算。将中止计算。所有中止计算的条件只要达到一个就中所有中止计算的条件只要达到一个就中止计算。止计算。举例举例 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。这里允许的关键词有：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解释之？例如例如：10 16 -4.2 1 -2 3 IMP:N=4 IMP:P=8 表示栅元表示栅元10由曲面由曲面1的正面、曲面的正面、曲面2的负面和的负面和曲面曲面3的正面的交集组成，填充质量密度为的正面的交集组成，填充质量密度为 4.2 克克/厘米厘米
