6.MCNP在粒子输运中的应用 蒙特卡罗课件

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例如:1 1 2M 2M 4M 2M = 1 1 2 4 16 32
III. nI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 nI 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 2I 3.0 = 1.5 2.0 2.5 3
1 MODE N或N P或N P E为中子 2 MODE P或P E为光子 3 MODE E为电子 Fn 计数卡 F8:P 或F8:E 或F8:P, E 探测器中脉冲数的能量分布
En 记数能量卡
例:E11 0.1 1 20 把F11流量计数分成4个能量箱:
(1)从截断能量到0.1MeV, (2)从0.1到1.0MeV, (3)从1.0到20.0MeV, (4)整个能量范围,即从截断能到20.0MeV。
(y y)2 (z z)2 R2 0 (x x)2 (z z)2 R2 0 (x x)2 (y y)2 R2 0
y2 z2 R2 0 x2 z2 R2 0 x2 y2 R2 0
ABCD D D D
R xyzR xR yR zR
yzR xzR x yR R R R
表3.1 MCNP曲面卡(续一)
助记符 类型 说Βιβλιοθήκη 明K/X 圆锥面 平行于X轴
K/Y
平行于Y轴
K/Z
平行于Z轴
KX
轴心在X轴
KY
轴心在Y轴
KZ
轴心在Z轴
SQ 椭球面 轴平行于 双曲面 X、Y或Z轴 抛物面
GQ 圆柱面 轴不平行于 圆锥面 X、Y或Z轴 椭球面 双曲面 抛物面
方程
卡片上的数据项
(y y)2 (z z)2 t(x x) 0 (x x)2 (z z)2 t(y y) 0
例2,数据卡部分
外死层锂厚度 0.09cm
HPGe Φ2.96cm×6.77cm
Al壳0.05cm
y
冷指Cu的尺寸 Φ0.56cm×1.75cm
为书写方便,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n次。
例如:2 4R 等同于 2 2 2 2 2 II. xM功能,它表示的数值为前面的数据乘上x。
x y z t2 1 x y z t2 1
(x x)2 (y y)2 t(z z) 0 x y z t2 1
y2 z2 t(x x) 0 x2 z2 t(y y) 0 x2 y2 t(z z) 0
x t2 1 y t2 1 z t2 1
±1只用于单叶锥面
A(xx)2B(yy)2C(zz)2 2D (xx)2E(yy) 2F(zz)G0
TZ 对称轴 (zz)2B 2((xx)2(yy)2A )2C 2 10 xyzABC
平行于
X、Y
或Z轴
XYZP
由点定义的曲面
曲面的指向在MCNP中具有重要意义。
如果点(x, y, z)在一个曲面的方程计算 值为正,则称该点对于这个曲面是正向的; 反之则为负向的。
对于球、柱、锥及环,曲面外部是正向 的 。 对 于 垂 直 于 坐 标 轴 的 平 面 ( PX 、 PY 或 PZ),大于相应平面截距的点是正向的。
3.3 编写输入文件
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:lr.inp (1)inp文件的组成主要有三块,即三个部分:
最上一块——栅元卡 中间一块——曲面卡 最下一块——数据卡
且相邻的两块之间必须空一行。
(1)输入文件构成
信息块 标题卡 栅元卡 曲面卡 数据卡 其它
(3)减方差 MCNP运用以下卡片来减小方差:
助记符 IMP ESPLT PWT EXT VECT FCL
卡片类型 栅元重要性 能量分裂和俄国轮盘赌 次级光子权重 指数变换 方向矢量定义 强迫碰撞
助记符 WWE WWN WWP WWG WWGE MESH PD DXC BBREM
卡片类型 权重窗的能量或时间间隔 权重窗的边界 权重窗的参数 权重窗生成器 权重窗生成器的能量或时间间隔 分层重要性网格权窗生成器 探测器贡献 DXTRAN贡献 韧致辐射偏倚因子
3.3 编写输入文件
例2,曲面卡部分 曲面编号可以不连续
外死层锂厚度 0.09cm
HPGe Φ2.96cm×6.77cm
Al壳0.05cm
y
冷指Cu的尺寸 Φ0.56cm×1.75cm
表3 MCNP曲面卡
助记符 类型 说 明
P
平面
一般
PX
垂直X轴
PY
垂直Y轴
PZ
垂直Z轴
SO 球面 球心在原点
S
一般
3.3 编写输入文件
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,是文本文件。
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。
输入文件,就是按照规定的格式和规则, 填写模型的几何参数、物理参数和输出参数。
占用每行前80列。
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 #3 #(-1 2 -4)
$ 定义栅元3 $ 与下行相同
选择项
仅一行,占用第 1~80 列。作为输 出标题。
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。
定义组成栅元的曲面信息。
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。
选择项
实例
表1,MCNP输入文件中物理量的单位
长度 能量 时间 温度 原子密度 质量密度 截面 原子量 阿伏加德罗常数
第六章 MCNP在粒子输运中的应用
1. MCNP应用概述 2. MCNP一般应用步骤 3. MCNP输入文件描述 4. 例子
3.1 准备软件
MCNP4C易学易用、不需要安装, 复制到硬盘中即可使用; 在文件夹MCNP4C中运行。 MCNP5版本需要安装。 最新版本MCNP6,还没见国内用户公开使用。
1 3M I 4 = 1 3 3.5 4
1 3M 3M = 1 3 9
1 2R 2I 2.5= 1 1 1 1.5 2.0 2.5
1 R 2M = 1 1 2
1RR = 111
1 2I 4 3M = 1 2 3 4 12
1 2I 4 2I 10 = 1 2 3 4 6 8 10
1 4I 3M
错误!
IV. NPS 历史数截断卡 格式:NPS N N = 粒子的历史数。 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,MCNP将中止 计算。
在栅元的几何说明中,关于曲面的指向 是很重要。
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;
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。
3.3 编写输入文件
ABCDE FGxyz
A2 xB2 yC2 zD x Eyyz ABCD E F zG xH xJ y zK 0 FG H JK
表3.1 MCNP曲面卡(续二)
助记符 类型
方程
卡片上的数据项
TX
椭圆或 (xx)2B 2((yy)2(zz)2A )2C 2 10
圆形的
xyzABC
TY 圆环面 (yy)2B 2((xx)2(zz)2A )2C 2 10 xyzABC
2.0可能不精确
而 1 4I 6 = 1 2 3 4 5 6
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。
例如: 1 3M 2R = 1 3 3 3
IMP或WWN卡之一是必须的,其它卡片是可选的。
I. IMP 栅元重要性卡
格式: IMP:n
x1 x2 … xi … xI
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。
xi = 栅元 i 的重要性,i =1,2,…,I I = 问题中的栅元总数。
厘米
MeV 10-8 秒 MeV(kT) 1024 个原子 / 厘米3 克 / 厘米3 10-24 厘米2 中子质量的1.008664967倍 6.023×1023
3.3 编写输入文件
栅元卡部分 第一列,栅元号 第二列,材料号 随后,描述该行栅元的密度、所有曲面,
重要性,$后是注释
3.3 编写输入文件
在简写格式LIKE n BUT中,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。
举例,nps 100000 nps 10000000
两者运行结果的区别?
V. CTIME 计算时间截断卡 格式:CTIME x x = 计算时间(分钟)。 该卡指定该问题在计算机上花费的时间 限制,超过该时间,MCNP将中止计算。 所有中止计算的条件只要达到一个就中 止计算。
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。
栅元卡部分
3.3 编写输入文件
曲面卡部分
3.3 编写输入文件
数据卡部分
问题类型(MODE)卡
格式: MODE x1 … xi xi = N,中子输运。 P,光子输运。 E,电子输运。
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。
ERG 能量(Mev) POS 抽样位置的参考点 PAR 特殊类型源
3.2 根据任务建模
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。
3.2 根据任务建模
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。
1
4 5


23
67②
8
3.2 根据任务建模
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。
3.3 编写输入文件
外死层锂厚度 0.09cm
例2,栅元卡部分 反推几何模型
HPGe Φ2.96cm×6.77cm
晶体的几何描述几种方法? y
Al壳0.05cm
冷指Cu的尺寸 Φ0.56cm×1.75cm
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)、 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。
SX
球心在X轴
SY
球心在Y轴
SZ
球心在Z轴
C/X 圆柱面 平行于X轴
C/Y
平行于Y轴
C/Z
平行于Z轴
CX
轴心在X轴
CY
轴心在Y轴
CZ
轴心在Z轴
方程
卡片上的数据项
AxByCzD0
xD0
yD0
zD0
x2y2z2R2 0 (xx)2(yy)2(zz)2R2 0
(xx)2y2z2R2 0 x2(yy)2z2R2 0 x2y2(zz)2R2 0
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。
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,
例如:10 16 -4.2 1 -2 3 IMP:N=4 IMP:P=8
解释之?
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。
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