第八講常用蒙特卡羅程序介紹

第八講常用蒙特卡羅程序介紹第1頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三第八章蒙特卡羅方法應(yīng)用程序介紹 建立完善的通用蒙特卡羅程序可以避免大量的重復(fù)性工作，并且可以在程序的基礎(chǔ)上，開展對(duì)于蒙特卡羅方法技巧的研究以及對(duì)于計(jì)算結(jié)果的改進(jìn)和修正的研究，而這些研究成果反過來又可以進(jìn)一步完善蒙特卡羅程序。第2頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三蒙特卡羅方法應(yīng)用軟件的特點(diǎn)

通用蒙特卡羅程序通常具有以下特點(diǎn)：具有靈活的幾何處理能力參數(shù)通用化，使用方便元素和介質(zhì)材料數(shù)據(jù)齊全能量范圍廣，功能強(qiáng)，輸出量靈活全面含有簡(jiǎn)單可靠又能普遍適用的抽樣技巧具有較強(qiáng)的繪圖功能第3頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三常用的通用蒙特卡羅程序簡(jiǎn)介MORSE程序 較早開發(fā)的通用蒙特卡羅程序，可以解決中子、光子、中子－光子的聯(lián)合輸運(yùn)問題。采用組合幾何結(jié)構(gòu)，使用群截面數(shù)據(jù)，程序中包括了幾種重要抽樣技巧，如俄國(guó)輪盤賭和分裂技巧，指數(shù)變換技巧，統(tǒng)計(jì)估計(jì)技巧和能量偏移抽樣等。程序提供用戶程序，用戶可根據(jù)需要編寫源分布以及記錄程序。第4頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三EGS程序 EGS是Electron-GammaShower的縮寫，它是一個(gè)用蒙特卡羅方法模擬在任意幾何中，能量從幾個(gè)KeV到幾個(gè)TeV的電子-光子簇射過程的通用程序包。由美國(guó)StanfordLinearAcceleratorCenter提供。EGS于1979年第一次公開發(fā)表，提供使用。EGS4是1986年發(fā)表的EGS程序的最新版本。第5頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三MCNP程序 MCNP是美國(guó)LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的大型多功能通用蒙特卡羅程序，可以計(jì)算中子、光子和電子的聯(lián)合輸運(yùn)問題以及臨界問題，中子能量范圍從10-11MeV至20MeV，光子和電子的能量范圍從1KeV至1000MeV。程序采用獨(dú)特的曲面組合幾何結(jié)構(gòu)，使用點(diǎn)截面數(shù)據(jù)，程序通用性較強(qiáng)，與其它程序相比，MCNP程序中的減方差技巧是比較多而全的。第6頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三MCNP程序輸入的描述

MCNP的輸入包括幾個(gè)文件，但主要的一個(gè)是由用戶編寫的INP文件，該文件包括描述問題所必須的全部輸入信息。文件采用卡片結(jié)構(gòu)，每行代表一張卡片，文件由一系列卡片組成，對(duì)于任一特定的問題，只需用到INP全部輸入卡片的一小部分。

第7頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三MCNP輸入文件中物理量的單位

長(zhǎng)度厘米能量MeV時(shí)間10-8秒溫度MeV（kT）原子密度1024個(gè)原子/厘米3質(zhì)量密度克/厘米3截面10-24厘米2原子量中子質(zhì)量的1.008664967倍阿伏加德羅常數(shù)6.023×1023

第8頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三輸入文件的基本形式信息塊 信息塊的卡片放在INP文件中標(biāo)題卡之前。信息塊給出了MCNP的一些運(yùn)行信息，信息塊上各部分的意思和運(yùn)行行信息是一樣的，當(dāng)運(yùn)行行信息與信息塊中所指定的信息相矛盾時(shí)，則忽略信息塊中相應(yīng)的信息，而以運(yùn)行行信息為準(zhǔn)。 信息塊是可選的，信息塊的第一張卡片，必須在第1～8列寫上“MESSAGE:”，從第一張卡片的第9～80列到后續(xù)卡片的第1～80列都可填寫運(yùn)行信息。在標(biāo)題卡之前用一個(gè)空行分隔符結(jié)束信息塊。第9頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三初始運(yùn)行的輸入文件信息塊空行分隔符選擇項(xiàng)標(biāo)題卡僅一行，占用第1～80列。作為輸出標(biāo)題。柵元卡…空行分隔符定義構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)基本介質(zhì)單元以及相應(yīng)的物理信息。曲面卡…空行分隔符定義組成柵元的曲面信息。數(shù)據(jù)卡…空行分隔符其它數(shù)據(jù)，包括問題類型、源描述、材料描述、計(jì)數(shù)描述，問題截?cái)鄺l件等。其它選擇項(xiàng)第10頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三接續(xù)運(yùn)行的輸入文件 接續(xù)運(yùn)行必須在運(yùn)行行信息或信息塊中給出C項(xiàng)選擇，即Cm，表示從RUNTPE文件中讀出第m次轉(zhuǎn)儲(chǔ)的內(nèi)容接著運(yùn)算，如果m未指定，則讀最后一次轉(zhuǎn)儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。如果不需要改變內(nèi)容，則不需要接續(xù)輸入文件，僅需運(yùn)行RUNTPE以及在運(yùn)行行加上C選擇。信息塊空行分隔符選擇項(xiàng)CONTINUE寫在第1～8列數(shù)據(jù)卡…空行分隔符只允許部分?jǐn)?shù)據(jù)卡。（FQ，DD，NPS，CTME，IDUM，RDUM，PRDMP，LOST，DBCN，PRINT，KCODE，MPLOT，ZA，ZB，和ZC）其它選擇項(xiàng)第11頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三卡片格式 INP輸入文件的每一行（稱之為一張卡片）都限于使用第1～80列并構(gòu)成卡片映象。大部分輸入卡片按行填寫；然而，對(duì)數(shù)據(jù)卡允許按列填寫。$符號(hào)為它所在那行數(shù)據(jù)的結(jié)束符，在$符號(hào)后面的內(nèi)容作為注釋，它可從$符號(hào)后面的任一列開始。 標(biāo)題卡只占一行，整行都可填入用戶需要的信息，也可以是空行。但要注意在其它地方使用空行是作為結(jié)束符或者分隔符。 輸入文件中，在標(biāo)題卡之后及最后的空行結(jié)束卡之前的任何地方都可插入注釋卡。注釋卡必須是字母“C”寫在1～5列中的任意位置，且至少用一個(gè)空格隔開后面的注釋內(nèi)容。第12頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三行輸入格式 柵元卡、曲面卡和數(shù)據(jù)卡的書寫格式是相同的。必須從1～5列開始填寫這些卡片相應(yīng)的名字(或編號(hào))和粒子標(biāo)識(shí)符，后面填寫用空格分隔的數(shù)據(jù)項(xiàng)。如果1～5列為空，則表示它是前一張卡片的繼續(xù)卡。如果在一行的末尾有一個(gè)用空格隔開的符號(hào)“&”，則表示下一行是該行的繼續(xù)卡，數(shù)據(jù)可填寫在1～80列。一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)必須在一張卡片上寫完，不得跨到下一張卡片上。完全空白的一行則為兩組卡片的分隔符。對(duì)任何給定的帶有粒子標(biāo)識(shí)符的類型卡只能有一張。需要整數(shù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)必須填寫整數(shù)，其它數(shù)據(jù)可填寫為整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)以及MCNP能讀的數(shù)據(jù)。第13頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 為書寫方便，可以使用四項(xiàng)書寫功能：nR功能，表示將它前面的數(shù)據(jù)重復(fù)n次。 例如：24R等同于22222nI功能，表示在與其前后相鄰的兩個(gè)數(shù)之間，插入n個(gè)線性插值點(diǎn)。對(duì)于XnIY的結(jié)構(gòu)，如果X和Y是整數(shù)，且X－Y剛好是n+1的整倍數(shù)，則產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的整數(shù)插值，否則產(chǎn)生實(shí)數(shù)插值，但Y值直接存儲(chǔ)。 例如：1.52I3.0＝1.52.02.53 2.0可能不精確 而14I6＝123456 都是精確定整數(shù)xM功能，它表示的數(shù)值為前面的數(shù)據(jù)乘上x。 例如：112M2M4M2M＝11241632nJ功能，表示其后n個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)使用缺省值。 例如：DD.1（缺省值）1000＝DDJ1000 如果nR、nI、及nJ項(xiàng)中缺省n，則假設(shè)n＝1。第14頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 這四項(xiàng)功能的書寫必須滿足以下規(guī)則：nR前面必須放一個(gè)數(shù)或者放由R或M產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項(xiàng)。nI前面必須放一個(gè)數(shù)或者放由R或M產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項(xiàng)，而它的后面還必須有一個(gè)常數(shù)。xM前面必須放一個(gè)數(shù)或者放由R或M產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項(xiàng)。除了在I項(xiàng)的后面，nJ可以放在任何地方。例如: 13M2R ＝ 1333 13MI4 ＝ 133.53 13M3M ＝ 139 12R2I2.5 ＝ 1111.52.02.5 1R2M ＝ 112 1RR ＝ 111 12I43M ＝ 123412 12I42I10 ＝ 12346810 3J4R 錯(cuò)誤！ 14I3M 錯(cuò)誤！ 14IJ 錯(cuò)誤！第15頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三列輸入格式

列輸入對(duì)柵元參數(shù)及源描述是非常有用的。對(duì)于柵元重要性及體積等參數(shù)，輸入按行排列時(shí)其可讀性差，且在增加或刪除一些柵元時(shí)容易出錯(cuò)。用列輸入格式，一個(gè)柵元的所有柵元參數(shù)是放在標(biāo)有該柵元名字的那行上。如果刪掉一個(gè)柵元，用戶只需刪除該柵元參數(shù)行，而不需要在每一個(gè)柵元參數(shù)卡上尋找該柵元所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。對(duì)于源描述也有類似的情況。 用列格式，卡片名字逐個(gè)放在一個(gè)輸入行上，并且在這些卡片名字下面按列列出數(shù)據(jù)項(xiàng)。后續(xù)各行為各個(gè)柵元的數(shù)據(jù)。如果填寫某個(gè)柵元名字，則必須填寫全部柵元名字，且柵元的順序可以任意排列；如果沒有指定柵元名字，則按柵元卡描述的順序排列。

在一個(gè)輸入文件中，允許有多個(gè)列數(shù)據(jù)塊。第16頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

列輸入塊的格式：

Si必須是MCNP卡片名字，它們必須全部是柵元參數(shù)、或者全部是曲面參數(shù)、或者全部是其它參數(shù)。 Ki是柵元名字，它們必須是全部填寫或全部空格。

一個(gè)卡片不允許同時(shí)用行格式和列格式輸入。1～5列6～72列＃S1

S2

…

SmK1D11

D12

…

D1mK2D21

D22

…

D2m……KnDn1

Dn2

…

Dnm第17頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三粒子標(biāo)識(shí)符 幾個(gè)輸入卡片都需要粒子標(biāo)識(shí)符以區(qū)別中子、光子和電子的輸入數(shù)據(jù)。這些卡片是：IMP、EXT、FCL、WWN、WWE、WWP、WWGE、DXT、DXC、F、F5X、F5Y、F5Z、PHYS、ELPT、ESPLT、CUT和PERT。粒子標(biāo)識(shí)符由上述卡片名字后面的冒號(hào)、字母N、P或E組成。 例如：中子重要性卡為IMP:N 光子重要性卡為IMP:P第18頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三缺省值 MCNP的許多輸入?yún)?shù)都有缺省值，因此用戶不需要每次都給出各個(gè)輸入?yún)⒘康闹?。?dāng)缺省值符合用戶要求時(shí)，便可不在輸入文件中指定。當(dāng)省略某張輸入卡時(shí)，則該卡上的全部參數(shù)均使用缺省值。如果只想改變一張卡上的某一個(gè)特定參量時(shí)，則它前面的參量仍需指明，或者用nJ方式跳過前面那些使用缺省值的參量。 例如：光子截?cái)嗫–UT:P3J-.10 表示前3個(gè)參量使用缺省值，只改變第四項(xiàng)參量的值。第19頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三輸入錯(cuò)誤信息 MCNP對(duì)輸入文件出現(xiàn)的錯(cuò)誤作廣泛的檢查，如果用戶違反了輸入說明的規(guī)定，將在終端上以及輸出文件中打印致命錯(cuò)誤信息，MCNP不再進(jìn)行粒子輸運(yùn)計(jì)算，作業(yè)中斷。 第一個(gè)出現(xiàn)的致命錯(cuò)誤是真的，而后面的錯(cuò)誤可能不一定是真的，這取決于前面出現(xiàn)的致命錯(cuò)誤的情況。 若在MCNP運(yùn)行行上指定FATAL項(xiàng)，則MCNP忽略致命錯(cuò)誤，照常運(yùn)行。 對(duì)于MCNP的警告信息，用戶不應(yīng)忽視，應(yīng)搞清楚它們的含義。第20頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三檢查幾何錯(cuò)誤 在處理輸入文件的數(shù)據(jù)時(shí)，有一種非常重要的輸入錯(cuò)誤MCNP無法檢測(cè)。即MCNP無法查出各柵元之間的重疊和空隙，只有當(dāng)粒子丟失時(shí)，才會(huì)發(fā)現(xiàn)幾何錯(cuò)誤。即使如此，可能仍然無法準(zhǔn)確判斷錯(cuò)誤性質(zhì)。幾何畫圖用外源的粒子軌跡注滿真空系統(tǒng)第21頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三柵元描述卡格式：jmdgeomparams或：jLIKEnBUTlistj柵元號(hào)，1≤j≤99999，寫在第1～5列上。m柵元材料號(hào)，與材料卡（Mm）中的序號(hào)對(duì)應(yīng)。m＝0為真空柵元。d柵元材料密度。正值為原子密度，負(fù)值為質(zhì)量密度。對(duì)于真空柵元，該項(xiàng)缺省，不填寫。geom柵元的幾何說明。由一系列帶符號(hào)的曲面號(hào)經(jīng)過布爾運(yùn)算組成。params任選的柵元參數(shù)說明。n另一個(gè)柵元的名字（編號(hào)）。list描述柵元j和柵元n之間差別的柵元參數(shù)。第22頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 在柵元的幾何說明中，關(guān)于曲面的指向是一個(gè)很重要的概念。假定曲面S的曲面方程為f(x,y,z)＝0，則對(duì)于f(x,y,z)＞0的區(qū)域?qū)τ谇鍿具有正的指向；而對(duì)于f(x,y,z)＜0的區(qū)域?qū)τ谇鍿具有負(fù)的指向。正指向的區(qū)域用+S表示，“+”號(hào)可不寫；負(fù)指向的區(qū)域用-S表示。柵元用各相關(guān)曲面的布爾運(yùn)算表示，布爾算符包括交（用空格表示）、并（用冒號(hào):表示）和非（用#表示）。缺省的運(yùn)算順序是先非，其次是交，最后是并，使用括號(hào)可控制布爾運(yùn)算的次序。第23頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

非運(yùn)算有兩種形式：#n，n是某個(gè)柵元號(hào)，#n表示一個(gè)由不在柵元n內(nèi)的點(diǎn)組成的空間區(qū)域。#(

---)，括號(hào)內(nèi)是對(duì)某一個(gè)柵元進(jìn)行描述的曲面——柵元關(guān)系組，這一形式定義的幾何區(qū)域由不屬于括號(hào)內(nèi)描述區(qū)域的點(diǎn)組成的空間。 例如：30-12-4 $定義柵元3 #3 $與下行相同#(-12-4)第24頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 在柵元卡上可定義柵元參數(shù)以代替在輸入文件中數(shù)據(jù)卡部分定義的柵元參數(shù)。格式為：關(guān)鍵詞＝值。這兒允許的關(guān)鍵詞是：帶有粒子標(biāo)識(shí)符的IMP、VOL、PWT、EXT、FCL、WWN、DXC、NONU、PD和TMP，以及關(guān)于重復(fù)結(jié)構(gòu)的4個(gè)柵元參數(shù)卡：U卡、TRCL卡、LAT卡和FILL卡。 例如：1016-4.21-23IMP:N=4IMP:P=8 表示柵元10由曲面1的正面、曲面2的負(fù)面和曲面3的正面的交集組成，填充質(zhì)量密度為4.2克/厘米3的16號(hào)材料。該柵元的中子重要性為4，光子重要性為8。第25頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 在簡(jiǎn)寫格式LIKEnBUT中，還有兩個(gè)關(guān)鍵詞MAT和RHO，分別表示柵元的介質(zhì)號(hào)和密度。 例如：23-3.7-1IMP:N=2IMP:P=4 3LIKE2BUTTRCL=1IMP:N=10 表示柵元3除了有不同的中子重要性和位置以外，其它方面與柵元2完全一樣。即柵元3的定義及其材料和密度與柵元2一樣，它們的光子重要性也一樣。第26頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三曲面描述卡由方程定義曲面格式：jnalistj曲面號(hào)，1≤j≤99999，寫在第1～5列上。若前面有符號(hào)*，則該曲面為反射面。若前面有符號(hào)+，則該曲面為白邊界。如果用該曲面定義的柵元進(jìn)行了坐標(biāo)變換（用TRCL），則1≤j≤999。n=0或缺省表示未進(jìn)行坐標(biāo)變換。>0，為坐標(biāo)變換卡TRn的號(hào)碼，表示該曲面是在TRn卡定義的輔助坐標(biāo)系下描述的。<0，表示曲面j是曲面n的周期面。a曲面助記符。list曲面方程參數(shù)，1～10項(xiàng)，取決于曲面類型。a和list的定義參見MCNP手冊(cè)，表3.1。第27頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三表3.1MCNP曲面卡助記符類型說明方程卡片上的數(shù)據(jù)項(xiàng)PPXPYPZ平面一般垂直X軸垂直Y軸垂直Z軸SOSSXSYSZ球面球心在原點(diǎn)一般球心在X軸球心在Y軸球心在Z軸C/XC/YC/ZCXCYCZ圓柱面平行于X軸平行于Y軸平行于Z軸軸心在X軸軸心在Y軸軸心在Z軸第28頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三表3.1MCNP曲面卡（續(xù)一）助記符類型說明方程卡片上的數(shù)據(jù)項(xiàng)K/XK/YK/ZKXKYKZ圓錐面平行于X軸平行于Y軸平行于Z軸軸心在X軸軸心在Y軸軸心在Z軸±1只用于單葉錐面SQ橢球面雙曲面拋物面軸平行于X、Y或Z軸GQ圓柱面圓錐面橢球面雙曲面拋物面軸不平行于X、Y或Z軸第29頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三表3.1MCNP曲面卡（續(xù)二）助記符類型方程卡片上的數(shù)據(jù)項(xiàng)TXTYTZ橢圓或圓形的圓環(huán)面對(duì)稱軸平行于X、Y或Z軸XYZP由點(diǎn)定義的曲面第30頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 表3.1給出了曲面的類型，助記符、方程以及卡片上數(shù)據(jù)項(xiàng)的順序。用這種方法描述一個(gè)曲面，首先要在表3.1中找出所需的曲面，然后根據(jù)方程的特定形式算出相應(yīng)的系數(shù)，再按照其書寫格式依序?qū)懺谝粡埧ㄆ?。除了由方程定義曲面外，還有其它一些方法來定義曲面。 曲面的指向在MCNP中具有重要意義。如果點(diǎn)（x,y,z）在一個(gè)曲面的方程計(jì)算值為正，則稱該點(diǎn)對(duì)于這個(gè)曲面是正向的；反之則為負(fù)向的。 對(duì)于球、柱、錐及環(huán)，曲面外部是正向的。對(duì)于垂直于坐標(biāo)軸的平面（PX、PY或PZ），大于相應(yīng)平面截距的點(diǎn)是正向的。而對(duì)于P、SQ及GQ曲面，用戶可以隨意決定曲面的指向，因?yàn)榉匠瘫磉_(dá)式的全部系數(shù)都是由用戶提供的。第31頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 如果曲面號(hào)前有符號(hào)“*”，則該曲面為反射面，當(dāng)粒子打到這樣的曲面上時(shí)，便按鏡面反射。 如果曲面號(hào)前有符號(hào)“+”，則該曲面為白邊界，當(dāng)粒子打到這樣的曲面上時(shí)，按一定的角度分布反射。反射角度與曲面法向的夾角余弦μ服從如下分布：

p(μ)＝2μ，0≤μ≤1 直接抽樣結(jié)果為： 對(duì)于具有反射面或白邊界的問題，最好不要使用下次事件估計(jì)（如探測(cè)器和DXTRAN）。 對(duì)于有反射面的問題，其計(jì)數(shù)器需要各自進(jìn)行歸一處理。第32頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 而如果第二項(xiàng)n為負(fù)值，則曲面j是曲面n的周期面，對(duì)于周期面的使用有如下一些限制。面j和面n必須是平面。對(duì)于周期面不允許進(jìn)行坐標(biāo)變換。周期性的柵元可以是無限大的；也可以在其頂部和底部用平面加以限制使其有界，頂面和底面可以是反射面或白邊界，但不能是周期面。周期面只能和其它周期面或頂面和底面組合。每個(gè)周期面的另一邊必須是零重要性柵元。所有周期面必須有一個(gè)公共的旋轉(zhuǎn)軸，該軸垂直于幾何的頂和底。不應(yīng)使用下次事件估計(jì)（如探測(cè)器和DXTRAN）。第33頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例1： jPY3 這是在y＝3處垂直于Y軸的平面，y>3的點(diǎn)為正向。例2： jK/Y002.251 這個(gè)圓錐面頂點(diǎn)在(0,0,2)，對(duì)稱軸平行于Y軸，錐面的斜率t是0.5（注意，卡片上填的是t2），而且只使用其正斜率的一葉。圓錐外的點(diǎn)具有正向。例3： jGQ1.25.750-.866 0-12-23.46439 這是半徑為1厘米的圓柱面，對(duì)稱軸在x＝6處垂直于X軸的平面上，在離X軸2厘米處繞X軸從Y軸向Z軸旋轉(zhuǎn)30°。圓柱外的點(diǎn)具有正向。該曲面在輔助坐標(biāo)系下描述是很簡(jiǎn)單的，將這個(gè)柱面的對(duì)稱軸定義為輔助坐標(biāo)系的X軸，然后用一張TRn卡定義基本坐標(biāo)系與輔助坐標(biāo)系之間的關(guān)系。這時(shí)，輸入描述為

j7CX1 *TR761-1.73203060第34頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 TX、TY及TZ輸入卡描述的是橢形環(huán)面（四階曲面），其旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸分別平行于X軸、Y軸和Z軸。注意到輸入?yún)?shù)給定了一個(gè)橢圓 該橢圓在(r,s)柱坐標(biāo)系統(tǒng)圍繞S軸旋轉(zhuǎn)（圖1）。其原點(diǎn)位于原坐標(biāo)系的點(diǎn)處。 對(duì)于TY型環(huán)面， 當(dāng)|a|<c時(shí)，橢形環(huán)面將退化。 如果0<a<c，得到的是外曲面（圖2）。 如果-c<a<0，得到的是外曲面（圖3）。第35頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 圖1

圖2 圖3第36頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三用點(diǎn)定義軸對(duì)稱曲面 類型為X、Y或Z的曲面卡是用坐標(biāo)點(diǎn)描述曲面而不是用方程系數(shù)描述。用這些卡描述的曲面必須是分別關(guān)于X、Y或Z軸對(duì)稱的，并且如果該曲面是由多葉組成的，則指定的坐標(biāo)點(diǎn)必須全都在同一個(gè)葉上。格式：jnalistj曲面號(hào)，1≤j≤99999，寫在第1～5列上。nTRn卡的號(hào)，如果沒有坐標(biāo)變換，則該項(xiàng)缺省。a字母X、Y或Z。list1～3對(duì)點(diǎn)的坐標(biāo)。第37頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 每一對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)定義這個(gè)曲面上的一個(gè)點(diǎn)。例如在一張Y卡上可以給出： jYy1r1y2r2 其中，()是第i點(diǎn)的坐標(biāo)。給出的坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)數(shù)的不同，描述的曲面類型也不同。給出一對(duì)坐標(biāo)，則定義一個(gè)平面（PX、PY或PZ）。給出二對(duì)坐標(biāo)，則定義的是線性曲面（PX、PY、PZ、CX、CY、CZ、KX、KY或KZ）。給出三對(duì)坐標(biāo)，則定義的是二次曲面（PX、PY、PZ、SO、SX、SY、SZ、CX、CY、CZ、KX、KY、KZ或SQ）。

當(dāng)用兩點(diǎn)定義一個(gè)錐面時(shí)，只生成一個(gè)單葉錐面。 曲面的指向與方程指定曲面（SQ除外）是一樣的。

第38頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例1： jX753243 這是描述關(guān)于X軸對(duì)稱的曲面，該曲面通過三個(gè)(x,r)的點(diǎn)(7,5)，(3,2)，(4,3)。這是個(gè)有二個(gè)葉的雙曲面，在MCNP中將被轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方程形式：

jSQ-.0833333331100068.52083-26.500例2： jY121334 它描述了y＝1和y＝3的兩個(gè)平行平面，這個(gè)描述是錯(cuò)誤的，因?yàn)樗`反了所有的點(diǎn)必須在同一葉上的要求。例3： jY304150 這是一個(gè)半徑為1的球面，球心在(0,4,0)。第39頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例4： jZ102134 這個(gè)曲面被拒絕，因?yàn)檫@些點(diǎn)在雙曲面 的二個(gè)不同的葉上。然而，和上面曲面具有同樣曲面方程的曲面：

jZ213459.380832 是可以接受的，因?yàn)檫@些點(diǎn)都在雙曲面右葉的一個(gè)面上。第40頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三由三個(gè)點(diǎn)定義一般平面 MCNP對(duì)用戶指定的P型曲面，將檢查所給的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，若是4項(xiàng)，則作一般斜置平面方程的系數(shù)理解，若多于4項(xiàng)時(shí)，便作為三維空間點(diǎn)的坐標(biāo)值理解。每三個(gè)數(shù)定義空間一個(gè)點(diǎn)，MCNP將把它們轉(zhuǎn)換成所需要的曲面系數(shù)以產(chǎn)生平面： AX+BY+GZ－D＝0格式：jnPX1Y1Z1X2Y2Z2X3Y3Z3j曲面號(hào)，1≤j≤99999，寫在第1～5列上。nTRn卡的號(hào)，如果沒有坐標(biāo)變換，則該項(xiàng)缺省。P該曲面卡的助記符。（Xi,Yi,Zi）定義該平面的點(diǎn)坐標(biāo)。第41頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 所產(chǎn)生的平面方程系數(shù)遵循以下原則：坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)于該平面是負(fù)向的。當(dāng)該平面通過坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)（D＝0），則點(diǎn)(0,0,∞)對(duì)于該平面是正向的。若以上兩項(xiàng)都無法做到（D＝C＝0），則點(diǎn)(0,∞,0)對(duì)于該平面是正向的。若以上三項(xiàng)都無法做到（D＝C＝B＝0），則點(diǎn)(∞,0,0)對(duì)于該平面是正向的。 若第四項(xiàng)也無法做到，說明這三個(gè)點(diǎn)在一條直線上，MCNP將產(chǎn)生致命錯(cuò)誤信息。第42頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三由宏體定義的曲面 該定義類似于組合幾何的描述。宏體可以由標(biāo)準(zhǔn)的柵元和曲面組合而成。宏體的各個(gè)面也可以分解為方程面，根據(jù)預(yù)定義的順序，每個(gè)面都有各自獨(dú)立的編號(hào)。各個(gè)面的完整編號(hào)是用戶選擇號(hào)（即定義宏體的編號(hào)）加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)（.）再加上各個(gè)面的預(yù)定義編號(hào)（1，2，…）。這些面可以用于記數(shù)，其它柵元定義，源描述等；但不能用于SSR/SSW卡等。 下面是一些有效幾何體及其完整描述：BOX任意方向的正六面體。RPP平行于坐標(biāo)軸的正六面體。SPH球。RCC正圓柱。RHP或HEX正六棱柱。第43頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三BOX：任意方向的正六面體（所有角都是直角）。 BOXVxVyVzA1xA1yA1zA2xA2yA2zA3xA3yA3z 其中： VxVyVz ＝六面體角的坐標(biāo)。 A1xA1yA1z＝第一條邊的向量。 A2xA2yA2z＝第二條邊的向量。 A3xA3yA3z＝第三條邊的向量。例子：BOX-1-1-1200020002 這是一個(gè)邊長(zhǎng)為2厘米，中心在原點(diǎn)的立方體，其每條邊都與坐標(biāo)軸平行。RPP：正六面體，每個(gè)面垂直于坐標(biāo)軸，x,y,z是相對(duì)于原點(diǎn)的值。 RPPXminXmaxYminYmaxZminZmax例子：RPP-11-11-11 與上一例子（BOX）一樣的一個(gè)立方體。第44頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三SPH：球，與方程定義的一般球面一樣。 SPHVxVyVzR 其中： VxVyVz ＝球心的坐標(biāo)。 R ＝半徑。RCC：正圓柱體。 RCCVxVyVzHxHyHzR 其中： VxVyVz ＝底面的中心。 HxHyHz ＝圓柱軸的向量（柱高）。 R ＝半徑。例子：RCC0-5001004 這是一個(gè)對(duì)稱軸在Y軸、半徑為4厘米的圓柱體，底面在y＝－5處，高度為10厘米。第45頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三RHP或HEX：正六棱柱。 RHPv1v2v3h1h2h3r1r2r3s1s2s3t1t2t3 其中： v1v2v3 ＝六棱柱底面的中心。

h1h2h3 ＝從底面到頂面的向量。

r1r2r3 ＝從軸到第一面中間的向量。

s1s2s3 ＝從軸到第二面中間的向量。

t1t2t3 ＝從軸到第三面中間的向量。例子：RHP00-4008020 這是一個(gè)中軸在Z軸的六棱柱，底面在z＝－4處，高度為8厘米，它的第一個(gè)面在y＝2處垂直于Y軸。第46頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 上述各種物體的各個(gè)面按順序編號(hào)，這些面可以用在其它MCNP卡片上。BOX和RPP在某一方向可以是無限的，這時(shí)將跳過對(duì)應(yīng)的兩個(gè)面，后面各個(gè)面的編號(hào)減二。而RHP在其軸向可以是無限的，這時(shí)對(duì)應(yīng)的7號(hào)和8號(hào)面不存在。下面列出各種物體的各個(gè)面的編號(hào)：BOX1垂直于邊A1xA1yA1z末尾處的面2垂直于邊A1xA1yA1z起始處的面3垂直于邊A2xA2yA2z末尾處的面4垂直于邊A2xA2yA2z起始處的面5垂直于邊A3xA3yA3z末尾處的面6垂直于邊A3xA3yA3z起始處的面第47頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

SPH：作為普通球面處理RCC1圓柱面RPP2垂直于邊A1xA1yA1z末尾處的面SPH3垂直于邊A2xA2yA2z起始處的面RPP1Xmax平面2Xmin平面3Ymax平面4Ymin平面5Zmax平面6Zmin平面第48頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 用MBODY=OFF選項(xiàng)可以在打印出的幾何圖中顯示各個(gè)面的編號(hào)。RHP或HEX1垂直于向量r1r2r3末尾處的面2面1對(duì)面的面。3垂直于向量s1s2s3末尾處的面4面3對(duì)面的面。5垂直于向量t1t2t3末尾處的面6面5對(duì)面的面。7垂直于高h(yuǎn)1h2h3末尾處的面8垂直于高h(yuǎn)1h2h3起始處的面第49頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 宏物體內(nèi)部的點(diǎn)對(duì)于該物體及其各個(gè)面具有負(fù)指向；而外部的點(diǎn)具有正指向。當(dāng)這些面用于其它柵元描述時(shí)，一定要注意它們的指向。如下例： 3 0-1.2-1.11.4-1.5-1.699 4 01.1-2001.1-5.3-5.5-5.6-5.4 5 0-5 1 0-1 2 like1buttrcl=(200) 9 0(-5.1:1.3:2001.1:-99:5.5:5.6)#5 5 rpp-20-20-11 1 rpp0202-11 99 py-2第50頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 描述各個(gè)柵元所用的面可用其它等價(jià)的面代替，例如柵元3，可以用以下幾種方法來描述： 3 05.1-1.1-5.3-5.5-5.699 3 05.1-1.11.4-5.5-5.6-5.4 3 0-1.2-1.1-5.3-5.5-5.6-5.4第51頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三數(shù)據(jù)卡 在信息卡、柵元描述卡和曲面描述卡之后輸入的是數(shù)據(jù)卡，數(shù)據(jù)卡可分為10類：?jiǎn)栴}類型幾何卡減方差源描述計(jì)數(shù)描述材料及截面描述能量及熱處理問題截?cái)鄺l件用戶數(shù)據(jù)數(shù)組外圍卡 數(shù)據(jù)卡中，標(biāo)識(shí)符必須從前5列開始填寫。第52頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三問題類型（MODE）卡 如果不給出MODE卡，則缺省形式是MODEN，即缺省值是中子輸運(yùn)問題。格式：MODEx1

…

xixi＝N，中子輸運(yùn)。P，光子輸運(yùn)。E，電子輸運(yùn)。第53頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三幾何卡 幾何卡有以下幾類：助記符卡片類型VOL柵元體積AREA曲面面積UUniverseTRCL柵元變換LAT柵格FILL填充卡TR坐標(biāo)變換第54頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三VOL體積卡（可選） 體積卡用于輸入各個(gè)柵元的體積。 格式： VOL

x1

x2…xi 或 VOL

NO

x1

x2…xi

xi＝柵元i的體積，i＝1，2，…，柵元總數(shù)

NO＝不計(jì)算柵元的體積和面積

缺?。篗CNP將計(jì)算所有柵元的體積，除非在體積卡上出現(xiàn)“NO”。如果在體積卡上沒有填寫某一柵元的體積，則將使用計(jì)算的體積值。 在體積卡上，如果輸入的項(xiàng)數(shù)不等于柵元總數(shù)，將產(chǎn)生致命錯(cuò)誤?？梢杂胣J格式跳過不想輸入體積的柵元。 MCNP在計(jì)算柵元體積的同時(shí)，也計(jì)算柵元的質(zhì)量和面積。第55頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三AREA面積卡（可選） 面積卡用于輸入各個(gè)曲面的面積。 格式： AREA

x1

x2…xi

xi＝曲面i的面積，i＝1，2，…，曲面總數(shù)

缺省：MCNP將計(jì)算所有曲面的面積。在面積卡上沒有填寫的面積，將使用計(jì)算的面積值。 記錄計(jì)數(shù)所需的面積也可以由SDn卡提供。如果AREA卡和SDn卡都未提供記錄計(jì)數(shù)所需的面積，而MCNP又無法計(jì)算該面積，將產(chǎn)生致命錯(cuò)誤。 記錄計(jì)數(shù)時(shí)，通常要用SDn卡提供的面積。當(dāng)記錄面積是整個(gè)曲面時(shí)，也可以用AREA卡提供的面積；否則，如果只記錄一段曲面的計(jì)數(shù)，則只能用SDn卡提供的面積。第56頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三TRn坐標(biāo)變換卡

TRn

O1

O2

O3

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

M

n ＝變換號(hào)，1≤n≤999

O1，O2，O3 ＝坐標(biāo)變換向量的位移。

B1至B9 ＝坐標(biāo)變換的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣。

M ＝1，表示位移是輔助坐標(biāo)系原點(diǎn) 相對(duì)于基本坐標(biāo)系的位移。 ＝-1，表示位移是基本坐標(biāo)系原點(diǎn) 相對(duì)于輔助坐標(biāo)系的位移。 缺省值為：TRn

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

*TRn表示Bi是角度而非角度的余弦，Bi的角度范圍從0°至180°，其排列順序如下：元素B1B2B3B4B5B6B7B8B9軸x,x’y,x’z,x’x,y’y,y’z,y’x,z’y,z’z,z’第57頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

Bi的意義與M無關(guān)。用戶不必給出全部的Bi值，使用nJ格式可以跳過不用的項(xiàng)。Bi可按以下五種方式中的任意一種方式指定：給出全部9個(gè)元素。給出矩陣中列或行方向上的兩個(gè)向量（6個(gè)值），MCNP將用矢積產(chǎn)生矩陣的第三個(gè)向量。給出矩陣中列和行方向上各一個(gè)向量（5個(gè)值），其中的公共分量必須小于1，MCNP將用歐拉角方法完成該矩陣。給出矩陣中列或行方向上的一個(gè)向量（3個(gè)值），MCNP將用某種任意的方法生成其它兩個(gè)向量。不給出Bi的值，MCNP將生成單位矩陣。 一個(gè)問題中最多可有999個(gè)坐標(biāo)變換卡。第58頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 重復(fù)結(jié)構(gòu)卡 以下四種卡片用于描述具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的物體。 U Universe TRCL 柵元變換 LAT 柵格 FILL 填充 這些卡也屬于柵元參數(shù)。柵元參數(shù)可以在柵元卡上定義。LIKEnBUT結(jié)構(gòu)可以用來定義另一相似的柵元。U卡用來指定該柵元是屬于哪個(gè)集合的。FILL卡用來說明該柵元是用哪個(gè)集合的柵元來填滿的。TRCL卡使得只需一次描述界定在形狀和尺寸相同，只是位置不的幾個(gè)柵元的曲面。LAT卡用來定義一個(gè)無限的六面體或六棱柱陣列。第59頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三U

Universe（集合）卡或U卡

u=集合號(hào)

Universe可以是一個(gè)柵格或者是一組普通柵元的集合。U卡上的非零項(xiàng)表示對(duì)應(yīng)柵元所屬的集合號(hào)。如果沒有U卡或?yàn)榱悖瑒t該柵元不屬于任何集合。集合號(hào)可以是任意整數(shù)。而FILL卡指明該柵元用指定集合中的所有柵元去填充。集合中的柵元的大小可以是有限的或者無限的，但是它們必須填滿要填充的柵元里面的全部空間。 集合可有嵌套，即集合中的某個(gè)柵元可以用低一級(jí)的集合柵元來填充，嵌套最多可有10級(jí)，最高從0級(jí)（整個(gè)系統(tǒng)）開始，低一級(jí)是1級(jí)、2級(jí)、…。低一級(jí)的集合柵元可有自己的坐標(biāo)系和原點(diǎn)，與上一級(jí)無關(guān)。然而，當(dāng)它們的曲面處在同一坐標(biāo)系時(shí)，可用TRCL卡定義這兩者的坐標(biāo)系統(tǒng)。第60頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三填充的集合柵元和被填充柵元平的面可以（嚴(yán)格）一致。例子： 1 0-20fill=1 2 0-30u=1fill=2lat=1 3 0-11u=-2 4 011u=2 5 020 20rpp050-1010-55 30rpp010010 11s5504 集合號(hào)前加“-”號(hào)表明該柵元不會(huì)被任何較高級(jí)柵元的邊界所截?cái)啵虼撕雎詫?duì)較高級(jí)柵元的邊界的計(jì)算，使問題運(yùn)行得更快。第61頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三TRCL柵元變換卡 當(dāng)幾個(gè)柵元形狀和尺寸相同，只是位置不同時(shí)，要描述界定這些柵元的曲面，如果使用柵元變換卡則只需描述一次。 格式： TRCL=n

n為TR卡的卡號(hào)，TR卡含有該柵元所有 曲面的一個(gè)坐標(biāo)變換。 或 TRCL(坐標(biāo)變換)

坐標(biāo)變換的規(guī)定與TRn卡相同。 如果使用*TRCL，則和*TRn卡一樣，其轉(zhuǎn)換矩陣項(xiàng)是角度而非余弦。 如果柵元有TRCL卡，則界定該柵元的曲面的編號(hào)為1000×柵元號(hào)＋原曲面號(hào)；在其它柵元卡以及計(jì)數(shù)卡上可以使用該曲面。該方法限定了柵元號(hào)和原曲面號(hào)不能超過3位數(shù)。第62頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三LAT柵格卡

LAT卡用來產(chǎn)生一個(gè)柵格陣列。LAT=1表示該柵格是一個(gè)六面體，LAT=2表示該柵格是一個(gè)六棱柱。LAT卡的非零項(xiàng)表示相應(yīng)的柵元是柵格陣列中的一個(gè)(0,0,0)柵格元素。其它柵格元素用不同的下標(biāo)來區(qū)分，下標(biāo)確定的規(guī)則如下： 用三個(gè)下標(biāo)來指示該柵格元素相對(duì)于(0,0,0)柵格元素的位置。下標(biāo)的增減表明其相應(yīng)方向的偏移。 對(duì)于六面體柵格，第一個(gè)面的外面是(1,0,0)，第二個(gè)面的外面是(-1,0,0)，然后依次為(0,1,0)、(0,-1,0)、(0,0,1)、(0,0,-1)。 上述各個(gè)面的序號(hào)是根據(jù)它們的順序確定的，所以在填寫柵元卡時(shí)要注意各個(gè)面的位置。第63頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 對(duì)于六棱柱，第一和第二個(gè)下標(biāo)指示六棱柱相鄰的兩個(gè)面的方向，第三個(gè)下標(biāo)指示柱長(zhǎng)的方向，如圖所示，第一個(gè)面的外面是(1,0,0)，第二個(gè)面的外面是(-1,0,0)，然后依次為(0,1,0)、(0,-1,0)、

(-1,1,0)、(1,-1,0)、

(0,0,1)、(0,0,-1)。 各個(gè)面的序號(hào)同樣 是根據(jù)它們的順序 確定的，且最后兩 個(gè)面必須是六棱柱 的底面。第64頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三FILL填充卡

FILL卡的非零項(xiàng)指明用來填充相應(yīng)柵元的集合號(hào)。該集合由具有相同U卡編號(hào)的柵元組成。FILL項(xiàng)后面可選擇加一對(duì)括號(hào)，里面填變換號(hào)或變換本身；表明集合經(jīng)坐標(biāo)變換后填充該柵元，即該坐標(biāo)變換反映了填充的集合柵元和被填充柵元兩者坐標(biāo)系之間的關(guān)系。如果沒有變換，則該集合繼承被填充柵元的坐標(biāo)變換。同樣，用*FILL表明變換矩陣中各元素是旋轉(zhuǎn)角度而非其余弦。 如果被填充的柵元是柵格陣列，F(xiàn)ILL的說明或者是一項(xiàng)或者是一個(gè)數(shù)組。如果是一項(xiàng)，則該柵陣的某個(gè)柵元都用該項(xiàng)指定的同一個(gè)集合柵元填充。如果是一個(gè)數(shù)組，則只填充由這個(gè)數(shù)組所覆蓋的那部分柵格元素，柵陣的其余部分不存在。且可用不同的集合柵元來填充各個(gè)柵格元素。第65頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 柵格填充的柵元的數(shù)組由定義該數(shù)組三維尺寸的三個(gè)說明項(xiàng)以及數(shù)組值本身組成。三個(gè)說明項(xiàng)定義了三個(gè)柵格下標(biāo)的范圍，格式類似于FORTRAN語言（n:m），其下界和上界必須明確地用正、負(fù)或零整數(shù)表示，并用冒號(hào)（:）分隔。每個(gè)柵格元素的下標(biāo)由它相對(duì)于(0,0,0)元素的位置確定。 每個(gè)數(shù)組元素對(duì)應(yīng)該柵陣的一個(gè)柵格元素，其值為填充該柵格元素的集合號(hào)。有兩個(gè)數(shù)值具有特殊的意義：零值表示該柵格元素不存在，這樣用零就可以構(gòu)造特殊結(jié)構(gòu)的柵陣；與該柵元的集合號(hào)相同的值則表明該柵格元素不用任何集合去填充，但要用該柵格柵元在柵元卡上指定的材料去填充。 跟單項(xiàng)的FILL卡一樣，數(shù)組中的任何一個(gè)值后面都可以選擇用一對(duì)括號(hào)，括號(hào)里面是一個(gè)變換號(hào)或變換本身。第66頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例：

FILL=0:21:20:1442040433040 表示該柵陣只有8各元素。元素(0,1,0)、(1,1,0)、(1,2,0)、(0,1,1)和(1,2,1)用集合4來填充。元素(2,1,0)用集合2來填充。元素(1,1,1)和(2,1,1)用集合3來填充。第67頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三減方差 MCNP運(yùn)用以下卡片來減小方差：助記符卡片類型IMP柵元重要性ESPLT能量分裂和俄國(guó)輪盤賭PWT次級(jí)光子權(quán)重EXT指數(shù)變換VECT方向矢量定義FCL強(qiáng)迫碰撞第68頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三助記符卡片類型WWE權(quán)重窗的能量或時(shí)間間隔WWN權(quán)重窗的邊界WWP權(quán)重窗的參數(shù)WWG權(quán)重窗生成器WWGE權(quán)重窗生成器的能量或時(shí)間間隔MESH分層重要性網(wǎng)格權(quán)窗生成器PD探測(cè)器貢獻(xiàn)DXCDXTRAN貢獻(xiàn)BBREM韌致輻射偏倚因子

IMP或WWN卡之一是必須的，其它卡片是可選的。第69頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三IMP

柵元重要性卡 格式：IMP:n

x1

x2…xi…xI

n ＝中子為N，光子為P，電子為E。

N,P、P,E或N,P

,E也是允許的，如果 它們的值相同。

xi＝柵元i的重要性，i＝1，2，…，I

I

＝問題中的柵元總數(shù)。

缺?。涸谝粋€(gè)MODENP問題中，若省略了IMP:P卡，則所有柵元的光子重要性都置1，除非其中子重要性為零，這時(shí)其光子重要性也為零。 柵元重要性卡用于輸入各個(gè)柵元的重要性。 零重要性可以用來終止粒子的歷史。

IMP卡是必須的，除非用了WWN卡。第70頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例：

IMP:N 122M0120R 表示柵元1的中子重要性為1，柵元2為2，柵元3為4，柵元4為0，柵元5至25為1。此時(shí)如果一個(gè)粒子從柵元2進(jìn)入柵元3，則粒子分裂為兩個(gè)粒子，每個(gè)粒子權(quán)重為原來的一半。若粒子從柵元3進(jìn)入柵元2，則以50％的概率進(jìn)行俄國(guó)輪盤賭終止粒子的歷史，如果未能終止，則粒子的權(quán)重加倍。 如果粒子進(jìn)入“0”重要性柵元，則粒子被殺死。 如果粒子進(jìn)入真空柵元，則即不分裂也不終止，然而，當(dāng)粒子離開真空進(jìn)入一個(gè)非真空柵元時(shí)，則要根據(jù)其重要性比值得增減進(jìn)行分裂或俄國(guó)輪盤賭。第71頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三ESPLT

能量分裂和俄國(guó)輪盤賭卡 格式：ESPLT:n

N1

E1

N2

E2…N5

E5

n ＝中子為N，光子為P，電子為E。

Ni＝粒子分裂的軌跡數(shù)。

Ei＝發(fā)生分裂的能量（MeV）。

缺?。菏÷源丝▌t不進(jìn)行能量分裂。 該卡用于進(jìn)行能量分裂和俄國(guó)輪盤賭。 該卡最多可輸入5對(duì)參數(shù)。Ni可以是非整數(shù)，也可以是一個(gè)在0和1之間的數(shù)，此時(shí)要進(jìn)行的是俄國(guó)輪盤賭，該值為其存活概率。 當(dāng)粒子能量降至Ei以下時(shí)，進(jìn)行分裂或俄國(guó)輪盤賭。當(dāng)粒子能量升至Ei以上時(shí)，則進(jìn)行相反的動(dòng)作（Ni＜0時(shí)，這種情況不進(jìn)行動(dòng)作）。第72頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例：

ESPLT:N 2.12.01.25.001 該例表示當(dāng)粒子能量降至0.1MeV以下時(shí)，做一個(gè)1變2的分裂，當(dāng)粒子能量降至0.01MeV以下時(shí)，同樣做一個(gè)1變2的分裂，當(dāng)粒子能量降至0.001MeV以下時(shí)，做一個(gè)存活概率為25％的俄國(guó)輪盤賭。 反之，當(dāng)粒子能量升至0.1MeV以上時(shí)，做一個(gè)存活概率為50％的俄國(guó)輪盤賭，當(dāng)粒子能量升至0.01MeV以上時(shí)，同樣做一個(gè)存活概率為50％的俄國(guó)輪盤賭，當(dāng)粒子能量升至0.001MeV以上時(shí)，做一個(gè)1變4的分裂。第73頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三PWT

光子權(quán)重卡 格式：PWT

W1

W2…Wi…WI

Wi＝柵元i中中子碰撞產(chǎn)生光子的相對(duì)權(quán)重門限。

I

＝問題中的柵元總數(shù)。

缺省：省略此卡，則所有柵元的Wi=-1。 該卡用于控制中子碰撞產(chǎn)生的次級(jí)光子數(shù)目和權(quán)重。 對(duì)于正的Wi項(xiàng)，只有權(quán)重大于Wi*Is/

Ii的次級(jí)光子能產(chǎn)生，否則要進(jìn)行俄國(guó)輪盤賭決定其是否存活，其中Is和Ii是中子從柵元s出發(fā)在柵元i中碰撞的兩個(gè)柵元的中子重要性。 對(duì)于負(fù)的Wi項(xiàng)，權(quán)重門限為-Wi*Ws*Is/

Ii，其中Ws是誘發(fā)次級(jí)光子的中子的初始權(quán)重。 如果Wi=0，則只要可能總是產(chǎn)生光子。如果Wi=-1.0E6則不讓該柵元產(chǎn)生次級(jí)光子。第74頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三EXT

指數(shù)變換卡 格式：EXT:n

A1

A2…Ai…AI

n ＝中子為N，光子為P，對(duì)電子無效。

Ai＝柵元i的指數(shù)變換項(xiàng)，格式為A=QVm，

Q描述表示拉伸強(qiáng)度，Vm定義拉伸方向。

I

＝問題中的柵元總數(shù)。

缺省：不進(jìn)行指數(shù)變換，Ai=0。 該卡用于拉伸粒子的輸運(yùn)距離。 當(dāng)某個(gè)柵元設(shè)置了強(qiáng)迫碰撞或沒有設(shè)置有效的權(quán)重控制時(shí)，不應(yīng)使用指數(shù)變換。當(dāng)粒子通量近似為一個(gè)指數(shù)分布時(shí)（如強(qiáng)吸收問題），指數(shù)變換有比較好的效果。第75頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 指數(shù)變換方法通過調(diào)整總截面來拉伸粒子的輸運(yùn)距離，方法如下： 拉伸參數(shù)p可用以下三種方法指定：第76頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 拉伸方向用Ai項(xiàng)中的Vm定義，有以下三種選擇：

Ai項(xiàng)中沒有Vm，即拉伸參數(shù)僅填寫Ai=Q。這時(shí)拉伸方向即為粒子運(yùn)動(dòng)方向（μ＝1）。該方法不推薦，除非Ai=Q

=S（飛行路徑隱式俘獲），這時(shí)輸運(yùn)距離是散射距離而不是碰撞距離。指定拉伸方向?yàn)閂m，拉伸方向是從碰撞點(diǎn)到指定點(diǎn)(xm,ym,zm)的方向，其中(xm,ym,zm)由VECT卡指定。μ是粒子運(yùn)動(dòng)方向與拉伸方向Vm之間的夾角余弦。Ai的符號(hào)表明拉伸方向是朝向還是遠(yuǎn)離(xm,ym,zm)。指定拉伸方向?yàn)閂m=X、Y或Z，則μ是粒子運(yùn)動(dòng)方向與X、Y或Z軸之間的夾角余弦。Ai的符號(hào)表明拉伸方向是朝向還是遠(yuǎn)離X、Y或Z軸。第77頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三例：EXT:N 00.7V2S-SV2-.6V90.5V9SZ-.4X

VECT V9000V2111 該例中有10個(gè)柵元，對(duì)于光子以及柵元1、2和7都不做指數(shù)變換。下面為其它柵元徑跡長(zhǎng)度拉伸一覽表：柵元AiQVm拉伸參數(shù)拉伸方向3.7V2.7V2p＝0.7朝向點(diǎn)(1,1,1)4SSp＝Σa/Σt粒子運(yùn)動(dòng)方向5-SV2S-V2p＝Σa/Σt遠(yuǎn)離點(diǎn)(1,1,1)6-.6V9.6-V9p＝0.6遠(yuǎn)離原點(diǎn)8.5V9.5V9p＝0.5朝向原點(diǎn)9SZSZp＝Σa/Σt沿著＋Z軸10-.4X.4-Xp＝0.4沿著－X軸第78頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三VECT

矢量輸入卡 格式：VECT Vm

xm

ym

zm

…Vn

xn

yn

zn

…

m，n ＝標(biāo)記矢量Vm和Vn的任意編號(hào)。

xm,ym,zm＝定義矢量Vm的三維坐標(biāo)值。

缺省：無。

VECT卡的數(shù)據(jù)項(xiàng)為4個(gè)一組定義一個(gè)矢量，可定義任意數(shù)目的矢量，這些矢量可用于指數(shù)變換或用于用戶程序。第79頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三FCL

強(qiáng)迫碰撞卡 格式：FCL:n

x1

x2…xi…xI

n ＝中子為N，光子為P，對(duì)電子無效。

xi＝柵元i的強(qiáng)迫碰撞控制參數(shù)，-1≤xi≤1。

I

＝問題中的柵元總數(shù)。

缺?。簒i＝0，不強(qiáng)迫碰撞。

FCL卡控制中子或光子在每個(gè)柵元內(nèi)強(qiáng)迫碰撞，這對(duì)點(diǎn)探測(cè)器或DXTRAN球產(chǎn)生貢獻(xiàn)是非常有用的。當(dāng)粒子進(jìn)入強(qiáng)迫碰撞的柵元時(shí)，在其曲面上不做權(quán)窗游戲。第80頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 如果xi≠0，則用適當(dāng)?shù)臋?quán)重控制把進(jìn)入柵元i的粒子分為碰撞部分和不碰撞部分。如果|xi|<1，對(duì)碰撞部分以|xi|的幸存概率做俄國(guó)輪盤賭以防止碰撞的歷史數(shù)變得太大。如果一些強(qiáng)迫碰撞的柵元彼此相鄰，則建議選xi為小數(shù)。 如果xi＜0，強(qiáng)迫碰撞過程僅適用于進(jìn)入該柵元的粒子。強(qiáng)迫碰撞之后，不考慮權(quán)重截?cái)嗖⒂猛ǔ５念愃品绞教幚硪院蟮娜颗鲎病２缓雎詸?quán)窗，在記錄對(duì)探測(cè)器和DXTRAN球的貢獻(xiàn)后使用這些權(quán)窗。 如果xi＞0，強(qiáng)迫碰撞過程適用于進(jìn)入該柵元的粒子以及碰撞后在權(quán)重截?cái)嗷驒?quán)窗游戲中存活的粒子。粒子繼續(xù)被分為不碰撞部分和碰撞部分（以概率|xi|存活）直至其被權(quán)重截?cái)嗷驒?quán)窗游戲殺死。第81頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 一般情況下令xi＝1或－1。當(dāng)一些強(qiáng)迫碰撞的柵元彼此相鄰或者強(qiáng)迫碰撞產(chǎn)生的粒子歷史數(shù)高于我們的預(yù)期數(shù)目時(shí)，應(yīng)置xi為小數(shù)。 當(dāng)使用重要性時(shí)，選xi＞0，因?yàn)槿绻鹸i＜0時(shí)將關(guān)閉權(quán)重截?cái)嘤螒?。?2頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

權(quán)窗卡 權(quán)窗是對(duì)指定空間及能量重要性函數(shù)提供重要性（IMP:n卡）以及能量分裂（ESPLT:n卡）的另一種方法。它們也能提供時(shí)間重要性函數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：提供空間和時(shí)間或空間和能量的二維的重要性函數(shù)。控制粒子的權(quán)重。與其它減方差技巧不矛盾，如指數(shù)變換（EXT:n卡）。在粒子穿越曲面或碰撞，或者兩者都可以使用。能夠控制分裂和俄國(guó)輪盤賭的程度?？稍谥付ǖ目臻g或能量范圍內(nèi)關(guān)閉權(quán)窗?？捎脵?quán)窗生成器自動(dòng)產(chǎn)生權(quán)窗。 權(quán)窗的缺點(diǎn)是：權(quán)窗不如重要性直觀易懂。當(dāng)源粒子權(quán)重改變時(shí)，權(quán)窗需要重新歸一。第83頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三WWE

權(quán)窗能量或時(shí)間卡 格式：WWE:n E1

E2…Ei

…Ej

；j＜99

n ＝中子為N，光子為P，電子為E。

Ei＝能量間隔，第i個(gè)能窗為：Ei-1＜E≤Ei

E0＝0

缺?。喝绻麤]有此卡，但又使用權(quán)窗，則建立一個(gè) 整個(gè)能量或時(shí)間范圍的能量或時(shí)間區(qū)間。 該卡是一個(gè)選擇卡，必須和WWN卡配合使用。 該卡為WWN卡定義了一個(gè)能量或時(shí)間間隔，最低能量為0，最小時(shí)間為－∞，在WWN卡不用填寫。至于該卡填寫的是能量還是時(shí)間間隔，要根據(jù)WWP卡上的第六項(xiàng)來指定。第84頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三WWN

權(quán)窗邊界卡 格式：WWNi:nwi1

wi2…wij

…wiJ

n ＝中子為N，光子為P，電子為E。

wij＝在柵元j，能量或時(shí)間間隔為Ei-1＜E≤Ei （在WWE卡上定義）的權(quán)重下限。 如果沒有WWE卡，i＝1。

J

＝問題中的柵元總數(shù)。 除非使用了重要性卡或網(wǎng)格權(quán)重卡，否則必須使用權(quán)重窗（WWN和WWP卡）。 該卡指定了與空間和能量有關(guān)的權(quán)窗下限。它必須和WWP卡一起使用。如果權(quán)窗和能量或時(shí)間有關(guān)，則應(yīng)有WWE卡。如果使用了WWN:n卡，則不應(yīng)使用IMP:n卡，其中

n是同一個(gè)粒子類型。第85頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三WWP

權(quán)窗參數(shù)卡 格式：

WWP:nWUPNWSURVNMXSPLNMWHERESWITCHNMTIME

n ＝中子為N，光子為P，電子為E。

WUPN ＝當(dāng)粒子權(quán)重超過WUPN與權(quán)窗下限的乘積 時(shí)，粒子將被分裂。要求WUPN≥2。 WSURVN ＝如果粒子在俄國(guó)輪盤賭中幸存，則其權(quán) 重變?yōu)閃SURVN與權(quán)窗下限的乘積， 要求1＜WSURVN＜WUPN。 MXSPLN ＝粒子分裂時(shí)，分裂數(shù)目不超過MXSPLN； 粒子進(jìn)行俄國(guó)輪盤賭時(shí)，幸存概率 不小于1/MXSPLN

。MXSPLN＞1。第86頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 MWHERE ＝該參數(shù)決定在什么地方檢查粒子權(quán)重。 －1：僅在粒子碰撞時(shí)檢查粒子權(quán)重。 0：在粒子穿越界面以及碰撞時(shí)檢查粒子權(quán)重。 1：僅在粒子穿越界面時(shí)檢查粒子權(quán)重。 SWITCHN ＝該參數(shù)決定從那里獲得權(quán)窗下限。 ＜0：從外部的WWINP文件中讀入。 ＝0：從WWNi卡讀入。 ＞0：權(quán)窗下限等于SWITCHN除以柵元重要性。 MTIME ＝指定能量相關(guān)或時(shí)間相關(guān)的權(quán)窗。 0，權(quán)窗與能量有關(guān)（WWE卡指定能量間隔）。 1，權(quán)窗與時(shí)間有關(guān)（WWE卡指定時(shí)間間隔）。

缺?。篧UPN＝5；WSURVN＝0.6*WUPN；MXSPLN＝5；

MWHERE＝0；SWITCHN＝0；MTIME＝0。第87頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

權(quán)窗生成卡 權(quán)窗生成器估算由用戶指定的空間及能量范圍的重要性。然后按與該重要性成反比計(jì)算與空間及能量有關(guān)的權(quán)窗參數(shù)。 權(quán)窗生成器估算柵元的平均重要性。如果柵元太大，則柵元內(nèi)部的重要性變化也大，這時(shí)平均重要性就不能代表這個(gè)柵元。不適當(dāng)?shù)膸缀蚊枋鲆矔?huì)引起鄰近柵元之間的重要性差別較大。還好，權(quán)窗生成器能夠確定幾何描述對(duì)于采樣來說是否適當(dāng)并給出信息。如果幾何描述對(duì)重要性的劃分不合適，則應(yīng)使用網(wǎng)格權(quán)窗。第88頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三WWG

權(quán)窗生成器卡格式：WWG It

Ic

Wg

J

J

J

J

IE

It

＝問題的計(jì)數(shù)號(hào)（Fn卡上的n）。權(quán)窗生成器將根 據(jù)由TFn卡定義的特殊的計(jì)數(shù)區(qū)間進(jìn)行優(yōu)化。

Ic

＝產(chǎn)生柵元權(quán)窗或網(wǎng)格權(quán)窗。 ＞0：產(chǎn)生柵元權(quán)窗，Ic為參考柵元（典型是用源柵元）。 ＝0：產(chǎn)生網(wǎng)格柵元（MESH卡）。

Wg＝產(chǎn)生網(wǎng)格或柵元Ic的權(quán)窗下限的值。 ＝0：為平均源權(quán)重的一半。

J

＝未用。

IE

＝產(chǎn)生能量相關(guān)或時(shí)間相關(guān)的權(quán)窗。 ＝0：說明WWGE卡定義的是能量間隔。 ＝1：說明WWGE卡定義的是時(shí)間間隔。第89頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三

WWG卡為計(jì)數(shù)It生成最優(yōu)的重要性函數(shù)。對(duì)于柵元權(quán)窗生成器，將在輸出文件OUTP的WWE和WWNi卡上打印重要性函數(shù)及其評(píng)價(jià)和總結(jié)；同時(shí)也在權(quán)窗生成器的輸出文件WWOUT中打印。而對(duì)于網(wǎng)格權(quán)窗生成器，重要性函數(shù)以及網(wǎng)格描述僅寫到WWOUT文件中。這兩種情況對(duì)于在接續(xù)運(yùn)行中使用生成的權(quán)窗重要性函數(shù)是很容易的，只需在WWP卡上讓SWITCHN＜0即可。 對(duì)于許多問題來說，MCNP生成的重要性函數(shù)要優(yōu)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的用戶在IMP卡上推測(cè)的值。 要生成與能量或時(shí)間有關(guān)的權(quán)窗，需要WWGE卡對(duì)能量或時(shí)間進(jìn)行劃分。第90頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三WWGE

權(quán)窗生成器的能量或時(shí)間卡 格式：WWGE:nE1

E2…Ei

…Ej

；j≤15

n ＝中子為N，光子為P，電子為E。

Ei＝能量間隔，第i個(gè)能窗為：Ei-1＜E≤Ei

E0＝0

缺省：如果沒有此卡，但又使用權(quán)窗，則建立一個(gè) 整個(gè)能量或時(shí)間范圍的能量或時(shí)間區(qū)間。 如果有此卡但沒有輸入項(xiàng)，則將產(chǎn)生10個(gè)能 量/時(shí)間間隔，Ei＝10i-8

MeV/10-8秒，j＝10。第91頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三MESH分層重要性網(wǎng)格權(quán)窗生成器卡 格式：MESH

網(wǎng)格變量=描述

等號(hào)“=”是可選的。網(wǎng)格變量說明變量說明缺省GEOM網(wǎng)格幾何，直角（“xyz”或“rec”）或圓柱（“rzt”或“cyl”）幾何。xyzREF參考點(diǎn)坐標(biāo)。必須指定ORIGIN網(wǎng)格原點(diǎn)（圓柱系為底面中心，直角系為底面左后角）在MCNP的柵元幾何中的坐標(biāo)。0,0,0AXS圓柱幾何的軸向。0,0,1VEC沿AXS軸，θ＝0的面的方向。1,0,0第92頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三網(wǎng)格變量說明（續(xù)）變量說明缺省IMESH粗網(wǎng)格的位置。對(duì)于直角幾何為x方向，對(duì)于圓柱幾何為徑向。無IINTS相應(yīng)粗網(wǎng)格中，細(xì)網(wǎng)格劃分的數(shù)目。對(duì)于直角幾何為x方向，對(duì)于圓柱幾何為徑向。10JMESH粗網(wǎng)格的位置。對(duì)于直角幾何為y方向，對(duì)于圓柱幾何為軸向。無JINTS相應(yīng)粗網(wǎng)格中，細(xì)網(wǎng)格劃分的數(shù)目。對(duì)于直角幾何為y方向，對(duì)于圓柱幾何為軸向。10KMESH粗網(wǎng)格的位置。對(duì)于直角幾何為z方向，對(duì)于圓柱幾何為θ方向。無KINTS相應(yīng)粗網(wǎng)格中，細(xì)網(wǎng)格劃分的數(shù)目。對(duì)于直角幾何為z方向，對(duì)于圓柱幾何為θ方向。10第93頁，共156頁，2023年，2月20日，星期三 粗網(wǎng)格的位置依次為各個(gè)方向上正向的界面位置。對(duì)于直角幾何，界面分別為垂直于x、y和z軸的平面，位置為其在柵元幾何中的坐標(biāo)。而且原點(diǎn)指定了粗