零基础MCNP入门介绍课件.pptx

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1、MCNP程序建模简介MCNP中物理量使用的单位：长度：cm能量（温度）：MeV时间：刹那（10-8s）原子密度：1024/cm3质量密度：g/cm3截面：靶（10-24cm2）蒙特卡洛方法蒙特卡洛方法又叫随机抽样法或统计实验方法，属于计算数学的一个分支，它是在20世纪40年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。传统的经验方法由于不能逼近真实的物理过程，很难得到满意的结果，而蒙特卡洛方法由于能够真实地模拟实际物理过程，故解决问题与实际非常符合，可以得到很圆满的结果。蒲丰氏问题18世纪，法国数学家蒲丰在1777年

2、提出一个问题：假设在一个平行且等距木纹铺成的地板上随意抛一支长度为木纹间距一半的针，求针和其中一条木纹相交的概率。并以此概率，蒲丰提出的一种计算圆周率π的方法——随机投针法。P=2lπaal实验者时间投掷次数相交次数圆周率估计值Wolf1850年500025323.1596Smith1855年32041218.53.1554C.DeMorgan1860年600382.53.137Fox1884年10304893.1595Lazzerini1901年340818083.1415929Reina1925年25208593.

3、1795有兴趣的童鞋可以找度娘证明。电子枪描图比如要求电视机扫描出圆盘图像的面积，那么可以用扫描整个屏幕所需的电子数去除扫描圆盘图像所需的电子数，再乘以屏幕面积（长×宽），相当于这种方法能求出圆的面积，再根据圆面积公式S=πr2，可求得圆周率。随机数显然，这种概率统计必须保证出射粒子是随机的，也就是说不能瞄准。但是随机数的生成很复杂，用于程序计算有很大的局限性，所以MCNP采用的是伪随机数。比如以下数列：0246925826048272728406……这个数列就是一种取伪随机数的方法，即从10开始，将其平方数砍头去尾（

4、去掉最高位和最低位）之后所剩的数构成的数列。MCNP简介MCNP是由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LosAlamosNationalLaboratory)开发的基于蒙特卡罗方法的用于计算三维复杂几何结构中的中子、光子、电子或者耦合中子/光子/电子输运问题的通用软件包，也具有计算核临界系统（包括次临界和超临界系统）本征值问题的能力。该软件包通过FORTRAN语言编程实现。MCNP程序涉及面如此之多，关键是通过读入一个经用户创建的称为INP的输入文件来进行计算。该文件必须遵循按照栅元卡的格式进行组织，指定描述空间问题的信息，

5、具体有(1)空间几何体的描述说明；(2)几何体的使用材料描述和交叉区域的选择估计；(3)中子、光子以及电子这3种粒子源的位置和特性说明；(4)必要的回答卡和标记卡的类型；(5)任何必需的冗余量消除技术以提高计算效率。目前，MCNP以其灵活、通用的特点以及强大的功能被广泛应用于辐射防护与射线测定、辐射屏蔽设计优化、反应堆设计、（次）临界装置实验、医学以及检测器设计与分析等学科领域，并得到一致认可。MCNP输入卡编写MCNP输入卡即INP卡，该文件可由记事本或写字板程序编辑，完成编辑后需删除后缀名，命名不能太长，不能出现中

6、文字符。INP卡包含栅元卡、曲面卡、数据卡，三者之间要空行；数据卡可细分为源项描述卡、计数卡和材料卡以及截断卡。INP卡输入时不能超过80列，1～5列为序号列。曲面卡助记名类型及说明方程数据项P一般平面Ax+By+Cz-D=0ABCDPX（PYPZ）垂直于轴的平面X-D=0DS一般球面(X-x)2+(Y-y)2+(Z-z)2-R2=0XYZRSO球心在原点的球面X2+y2+z2-R2=0RSX（SYSZ）球心在轴上的球面(X-x)2+y2+z2-R2=0XRCX（CYCZ）坐标轴上的圆柱面y2+z2-R2=0RC/X（

7、C/YC/Z）平行于轴的圆柱面(Y-y)2+(Z-z)2-R2=0YZRKX（KYKZ）坐标轴上的圆锥面(y2+z2)0.5-t(X-x)=0Xt±1K/X（K/YK/Z）平行于轴的圆锥面[(Y-y)2+(Z-z)2]0.5-t(X-x)=0XYZt±1SQGQ圆锥曲面————TX（TYTZ）椭圆环面————栅元卡用布尔算符将曲面卡进行组合，构成体元。布尔算符有：交：数学上取交集，空格符号表示；联：数学上取并集，“：”表示；余：数学上取非，“#”表示。栅元卡1～5列为栅元序号，6～80列开始分别是材料号、材料密度、曲面

8、构成、权重卡（可集中到最后一起输入）。数据卡通用源描述通用源卡SDEF源信息卡SPn源概率卡SIn定义一个比源栅元稍大的空间，用于包拢放射源（避免边界抽样错误），本例用圆柱体包拢源栅元。新手建议用长方体去包拢，描述上改为X=d1Y=d2Z=d3si1-3030sp101si2-3030sp201si3-3030sp301助记名意义