MCNP快速入門1

1、蒙特卡羅方法應(yīng)用軟件的特點蒙特卡羅方法應(yīng)用軟件的特點常用的通用蒙特卡羅程序簡介常用的通用蒙特卡羅程序簡介MCNP程序輸入的描述程序輸入的描述例子例子 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，開展對于蒙特卡羅方法技巧的研究以及對于計算結(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。通用蒙特卡羅程序通常具有以下特點：具有靈活的幾何處理能力具有靈活的幾何處理能力參數(shù)通用化，使用方便參數(shù)通用化，使用方便元素和介質(zhì)材料數(shù)據(jù)齊全元素和介質(zhì)材料數(shù)據(jù)齊全能量范圍廣，功能強(qiáng)，輸出量靈活全面能量范圍廣，功能強(qiáng)，輸出量靈活全面含有簡單可靠又能普遍適用的抽

2、樣技巧含有簡單可靠又能普遍適用的抽樣技巧1)具有較強(qiáng)的繪圖功能具有較強(qiáng)的繪圖功能MORSE程序程序 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，如俄國輪盤賭和分裂技巧，指數(shù)變換技巧，統(tǒng)計估計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。EGS程序程序 EGS是Electron-Gamma Shower 的縮寫，它是一個用蒙特卡羅方法模擬在任意幾何中，能量從幾個KeV到幾個TeV的電子-光子簇射過程的通用程序包。由美國Stanford Linear Accelerator

3、Center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。MCNP程序程序 MCNP是美國Los Alamos國家實驗室開發(fā)的大型多功能通用蒙特卡羅程序，可以計算中子、光子和電子的聯(lián)合輸運問題以及臨界問題，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 。程序采用獨特的曲面組合幾何結(jié)構(gòu)，使用點截面數(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。 MCNP的輸入包括幾個文件，但主要的一個是由用戶編寫的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)，

4、每行代表一張卡片，文件由一系列卡片組成，對于任一特定的問題，只需用到INP全部輸入卡片的一小部分。MCNP輸入文件中物理量的單位輸入文件中物理量的單位長度厘米能量MeV時間10-8 秒溫度MeV（kT）原子密度1024 個原子 / 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) 6.0231023 輸入文件的基本形式輸入文件的基本形式信息塊信息塊 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的一些運行信息，信息塊上各部分的意思和運行行信息是一樣的，當(dāng)運行行信息與信息塊中所指定的信息相矛盾時，則忽略信息塊中相應(yīng)的信息，而以

5、運行行信息為準(zhǔn)。信息塊是可選的，信息塊的第一張卡片，必須在第 18 列寫上“MESSAGE:”，從第一張卡片的第 980 列到后續(xù)卡片的第 180 列都可填寫運行信息。在標(biāo)題卡之前用一個空行分隔符結(jié)束信息塊。初始運行的輸入文件初始運行的輸入文件信息塊空行分隔符選擇項標(biāo)題卡僅一行，占用第 180 列。作為輸出標(biāo)題。柵元卡空行分隔符定義構(gòu)成整個系統(tǒng)的各個基本介質(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、計數(shù)描述，問題截斷條件等。其它選擇項接續(xù)運行的輸入文件接續(xù)運行的輸入文件接續(xù)運行必須在運行行信息或信息塊中給出C項選擇

6、，即Cm，表示從RUNTPE文件中讀出第m次轉(zhuǎn)儲的內(nèi)容接著運算，如果m未指定，則讀最后一次轉(zhuǎn)儲的數(shù)據(jù)。如果不需要改變內(nèi)容，則不需要接續(xù)輸入文件，僅需運行RUNTPE以及在運行行加上C選擇。信息塊空行分隔符選擇項CONTINUE寫在第 18 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）其它選擇項卡片格式卡片格式 INP輸入文件的每一行（稱之為一張卡片）都限于使用第 180 列并構(gòu)成卡片映象。大部分輸入卡片按行填寫；然而，對數(shù)據(jù)卡允許按列填寫。 $ 符號為它所在那行

7、數(shù)據(jù)的結(jié)束符，在 $ 符號后面的內(nèi)容作為注釋，它可從 $ 符號后面的任一列開始。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 15 列中的任意位置，且至少用一個空格隔開后面的注釋內(nèi)容。行輸入格式行輸入格式 柵元卡、曲面卡和數(shù)據(jù)卡的書寫格式是相同的。必須從 15 列開始填寫這些卡片相應(yīng)的名字(或編號)和粒子標(biāo)識符，后面填寫用空格分隔的數(shù)據(jù)項。如果 15 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用空格隔開的符號“&”

8、，則表示下一行是該行的繼續(xù)卡，數(shù)據(jù)可填寫在 180 列。一個數(shù)據(jù)項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。 對任何給定的帶有粒子標(biāo)識符的類型卡只能有一張。需要整數(shù)的數(shù)據(jù)項必須填寫整數(shù)，其它數(shù)據(jù)可填寫為整數(shù)或浮點數(shù)以及MCNP能讀的數(shù)據(jù)。為書寫方便，可以使用四項書寫功能：nR功能，表示將它前面的數(shù)據(jù)重復(fù)n次。例如：2 4R 等同于 2 2 2 2 2nI功能，表示在與其前后相鄰的兩個數(shù)之間，插入n個線性插值點。對于 X nI Y 的結(jié)構(gòu)，如果X和Y是整數(shù)，且XY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)生實數(shù)插值，但Y值直接存儲。例如：1.5 2I

9、 3.0 1.5 2.0 2.5 32.0可能不精確而 1 4I 6 1 2 3 4 5 6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：1 1 2M 2M 4M 2M 1 1 2 4 16 32nJ功能，表示其后n個數(shù)據(jù)項使用缺省值。例如：DD .1（缺省值） 1000 DD J 1000如果nR、nI、及nJ項中缺省n，則假設(shè)n1。這四項功能的書寫必須滿足以下規(guī)則：nR前面必須放一個數(shù)或者放由R或M產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項。nI 前面必須放一個數(shù)或者放由R或M產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項，而它的后面還必須有一個常數(shù)。xM 前面必須放一個數(shù)或者放由R或M產(chǎn)生的數(shù)據(jù)項。除了在I項的后面，nJ可以放在任何地

10、方。例如: 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 3M1 2 3 4 121 2I 4 2I 101 2 3 4 6 8 103J 4R錯誤！錯誤！1 4I 3M錯誤！錯誤！1 4I J錯誤！錯誤！列輸入格式列輸入格式 列輸入對柵元參數(shù)及源描述是非常有用的。對于柵元重要性及體積等參數(shù)，輸入按行排列時其可讀性差，且在增加或刪除一些柵元時容易出錯。用列輸入格式，一個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。如果刪掉一個柵元，用戶只需刪

11、除該柵元參數(shù)行，而不需要在每一個柵元參數(shù)卡上尋找該柵元所對應(yīng)的數(shù)據(jù)項。對于源描述也有類似的情況。 用列格式，卡片名字逐個放在一個輸入行上，并且在這些卡片名字下面按列列出數(shù)據(jù)項。后續(xù)各行為各個柵元的數(shù)據(jù)。如果填寫某個柵元名字，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。 在一個輸入文件中，允許有多個列數(shù)據(jù)塊。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。一個卡片不允許同時用行格式和列格式輸入。一個卡片不允許同時用行格式和列格式輸入。1

12、5 列672 列S1 S2 SmK1D11 D12 D1mK2D21 D22 D2mKnDn1 Dn2 Dnm粒子標(biāo)識符粒子標(biāo)識符 幾個輸入卡片都需要粒子標(biāo)識符以區(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)識符由上述卡片名字后面的冒號、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缺省值缺省值 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輸入?yún)⒘康闹怠?當(dāng)缺省值符合用戶要求時，便可不在輸

13、入文件中指定。當(dāng)省略某張輸入卡時，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特定參量時，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：光子截斷卡 CUT:P 3J -.10表示前3個參量使用缺省值，只改變第四項參量的值。輸入錯誤信息輸入錯誤信息 MCNP對輸入文件出現(xiàn)的錯誤作廣泛的檢查，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誤信息，MCNP不再進(jìn)行粒子輸運計算，作業(yè)中斷。 第一個出現(xiàn)的致命錯誤是真的，而后面的錯誤可能不一定是真的，這取決于前面出現(xiàn)的致命錯誤的情況。 若在MCNP運行行上指定FATAL項，則MCNP忽略致命

14、錯誤，照常運行。 對于MCNP的警告信息，用戶不應(yīng)忽視，應(yīng)搞清楚它們的含義。檢查幾何錯誤檢查幾何錯誤 在處理輸入文件的數(shù)據(jù)時，有一種非常重要的輸入錯誤MCNP無法檢測。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，才會發(fā)現(xiàn)幾何錯誤。即使如此，可能仍然無法準(zhǔn)確判斷錯誤性質(zhì)。o幾何畫圖o用外源的粒子軌跡注滿真空系統(tǒng)柵元描述卡柵元描述卡格式： jm d geom params或：jLIKE n BUT listj柵元號，1 j 99999，寫在第 15 列上。m柵元材料號，與材料卡（Mm）中的序號對應(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。對于真空柵元，該

15、項缺省，不填寫。geom柵元的幾何說明。由一系列帶符號的曲面號經(jīng)過布爾運算組成。params任選的柵元參數(shù)說明。n另一個柵元的名字（編號）。list描述柵元j和柵元n之間差別的柵元參數(shù)。 在柵元的幾何說明中，關(guān)于曲面的指向是一個很重要的概念。假定曲面 S 的曲面方程為 f (x,y,z)0，則對于f (x,y,z)0的區(qū)域?qū)τ谇?S 具有正的指向；而對于f (x,y,z)0的區(qū)域?qū)τ谇?S 具有負(fù)的指向。正指向的區(qū)域用+S表示，“+”號可不寫；負(fù)指向的區(qū)域用-S表示。柵元用各相關(guān)曲面的布爾運算表示，布爾算符包括交（用空格表示 ）、并（用冒號:表示）和非（用#表示）。缺省的運算順序是先非，其

16、次是交，最后是并 ，使用括號可控制布爾運算的次序。非運算有兩種形式：#n，n是某個柵元號， #n表示一個由不在柵元n內(nèi)的點組成的空間區(qū)域。 # ( -)，括號內(nèi)是對某一個柵元進(jìn)行描述的曲面柵元關(guān)系組，這一形式定義的幾何區(qū)域由不屬于括號內(nèi)描述區(qū)域的點組成的空間。例如：3 0 -1 2 -4$ 定義柵元3 #3$ 與下行相同 #(-1 2 -4) 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個柵元參數(shù)卡：U卡、TRCL卡、

17、LAT卡和FILL卡。例如：10 16 -4.2 1 -2 3 IMP:N=4 IMP: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號材料。該柵元的中子重要性為4，光子重要性為8。 在簡寫格式LIKE n BUT中，還有兩個關(guān)鍵詞MAT和RHO，分別表示柵元的介質(zhì)號和密度。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

18、樣。曲面描述卡曲面描述卡由方程定義曲面由方程定義曲面格式：jn a listj曲面號，1 j 99999，寫在第 15 列上。若前面有符號*，則該曲面為反射面。若前面有符號+，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 或缺省缺省表示未進(jìn)行坐標(biāo)變換。 0 ，為坐標(biāo)變換卡 TRn 的號碼，表示該曲面是在TRn卡定義的輔助坐標(biāo)系下描述的。3的點為正向。例2： j K/Y 0 0 2 .25 1這個圓錐面頂點在 (0,0,2)，對稱軸平行于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。圓錐外的點具有正向。

19、例3： j GQ 1 .25 .75 0 -.866 0 -12 -2 3.464 39 這是半徑為1厘米的圓柱面，對稱軸在 x6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。圓柱外的點具有正向。該曲面在輔助坐標(biāo)系下描述是很簡單的，將這個柱面的對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，輸入描述為 j 7 CX 1*TR7 6 1 -1.732 0 30 60 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) 給定了一個橢圓該橢圓在 ( r , s ) 柱坐標(biāo)系統(tǒng)圍繞

20、S 軸旋轉(zhuǎn)（圖1）。其原點位于原坐標(biāo)系的點 處。 對于TY型環(huán)面，當(dāng) | a | c 時，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 ）。cbazyx、),(zyx1)(2222carbs22)()()(zzxxryys圖1圖2圖3用點定義軸對稱曲面用點定義軸對稱曲面 類型為X、Y或Z的曲面卡是用坐標(biāo)點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軸對稱的，并且如果該曲面是由多葉組成的，則指定的坐標(biāo)點必須全都在同一個葉上。格式：jn a listj曲面號，1 j 99999，寫在第 15 列上。nTRn卡的

21、號，如果沒有坐標(biāo)變換，則該項缺省。a字母X、Y或Z。list13對點的坐標(biāo)。 每一對坐標(biāo)點定義這個曲面上的一個點。例如在一張Y卡上可以給出：j Y y1 r1 y2 r2其中，( ) 是第 i 點的坐標(biāo)。給出的坐標(biāo)點對數(shù)的不同，描述的曲面類型也不同。給出一對坐標(biāo)，則定義一個平面（PX、PY或PZ）。給出二對坐標(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)用兩點定義一個錐面時，只生成一個單葉錐面。曲面的指向與方程指定曲面（SQ除外）是一樣的。

22、22,iiiizxry例1： j X 7 5 3 2 4 3這是描述關(guān)于X軸對稱的曲面，該曲面通過三個(x,r) 的點 (7,5)，(3,2)，(4,3)。這是個有二個葉的雙曲面，在MCNP中將被轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方程形式： j SQ -.083333333 1 1 0 0 0 68.52083 -26.5 0 0例2：j Y 1 2 1 3 3 4它描述了y1和y3的兩個平行平面，這個描述是錯誤的，因為它違反了所有的點必須在同一葉上的要求。例3：j Y 3 0 4 1 5 0這是一個半徑為 1 的球面，球心在 (0,4,0)。例4： j Z 1 0 2 1 3 4這個曲面被拒絕，因為這些點在雙曲面的

23、二個不同的葉上。然而，和上面曲面具有同樣曲面方程的曲面： j Z 2 1 3 4 5 9.380832是可以接受的，因為這些點都在雙曲面右葉的一個面上。013207222zzyx由三個點定義一般平面由三個點定義一般平面MCNP對用戶指定的 P 型曲面， 將檢查所給的數(shù)據(jù)個數(shù)，若是 4 項，則作一般斜置平面方程的系數(shù)理解，若多于 4 項時，便作為三維空間點的坐標(biāo)值理解。每三個數(shù)定義空間一個點，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+CzD0格式： jn P X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 X3 Y3 Z3j曲面號，1 j 99999，寫在第 15 列上。nTRn卡的號，

24、如果沒有坐標(biāo)變換，則該項缺省。P該曲面卡的助記符。 （Xi,Yi, Zi） 定義該平面的點坐標(biāo)。所產(chǎn)生的平面方程系數(shù)遵循以下原則：坐標(biāo)原點對于該平面是負(fù)向的。當(dāng)該平面通過坐標(biāo)原點時（D0）， 則點 ( 0, 0,) 對于該平面是正向的。若以上兩項都無法做到（D C 0）， 則點 ( 0, 0) 對于該平面是正向的。若以上三項都無法做到（D CB 0），則點 (, 0, 0) 對于該平面是正向的。 若第四項也無法做到，說明這三個點在一條直線上，MCNP將產(chǎn)生致命錯誤信息。由宏體定義的曲面由宏體定義的曲面 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。宏體的各個面也可以分解為方程

25、面，根據(jù)預(yù)定義的順序，每個面都有各自獨立的編號。各個面的完整編號是用戶選擇號（即定義宏體的編號）加上一個小數(shù)點（.）再加上各個面的預(yù)定義編號（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。BOX：任意方向的正六面體（所有角都是直角）。BOX Vx Vy Vz A1x A1y A1z A2x A2y A2z A3x A3y A3z其中：Vx Vy Vz 六面體角的坐標(biāo)。A1x A1y A1z第一條邊的向量。A2x A

26、2y A2z第二條邊的向量。A3x A3y A3z第三條邊的向量。例子： BOX -1 -1 -1 2 0 0 0 2 0 0 0 2 這是一個邊長為2厘米，中心在原點的立方體，其每條邊都與坐標(biāo)軸平行。RPP：正六面體，每個面垂直于坐標(biāo)軸，x, y, z 是相對于原點的值。RPP Xmin Xmax Ymin Ymax Zmin Zmax例子： RPP -1 1 -1 1 -1 1 與上一例子（BOX）一樣的一個立方體。SPH：球，與方程定義的一般球面一樣。SPH Vx Vy Vz R其中：Vx Vy Vz 球心的坐標(biāo)。R半徑。RCC：正圓柱體。RCC Vx Vy Vz Hx Hy Hz R其

27、中：Vx Vy Vz 底面的中心。Hx Hy Hz 圓柱軸的向量（柱高） 。R半徑。例子： RCC 0 -5 0 0 10 0 4 這是一個對稱軸在Y軸、半徑為 4厘米的圓柱體，底面在y5處，高度為10厘米。RHP或HEX：正六棱柱。RHP v1 v2 v3 h1 h2 h3 r1 r2 r3 s1 s2 s3 t1 t2 t3 其中：v1 v2 v3 六棱柱底面的中心。h1 h2 h3 從底面到頂面的向量。r1 r2 r3 從軸到第一面中間的向量。s1 s2 s3 從軸到第二面中間的向量。t1 t2 t3 從軸到第三面中間的向量。例子： RHP 0 0 -4 0 0 8 0 2 0 這是一個

28、中軸在Z軸的六棱柱，底面在z4處，高度為8厘米，它的第一個面在y2處垂直于Y軸。 上述各種物體的各個面按順序編號，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，這時將跳過對應(yīng)的兩個面，后面各個面的編號減二。而RHP在其軸向可以是無限的，這時對應(yīng)的7號和8號面不存在。下面列出各種物體的各個面的編號：BOX1 垂直于邊A1x A1y A1z末尾處的面2 垂直于邊A1x A1y A1z起始處的面3 垂直于邊A2x A2y A2z末尾處的面4 垂直于邊A2x A2y A2z起始處的面5 垂直于邊A3x A3y A3z末尾處的面6 垂直于邊A3x A3y A3z起始處的面SPH

29、：作為普通球面處理RCC1 圓柱面2 垂直于邊Hx Hy Hz末尾處的面3 垂直于邊Hx Hy Hz起始處的面RPP1 Xmax 平面2 Xmin 平面3 Ymax 平面4 Ymin 平面5 Zmax 平面6 Zmin 平面 用 MBODY=OFF 選項可以在打印出的幾何圖中顯示各個面的編號。RHP或HEX1 垂直于向量 r1 r2 r3 末尾處的面2 面 1 對面的面。3 垂直于向量 s1 s2 s3 末尾處的面4 面 3 對面的面。5 垂直于向量 t1 t2 t3 末尾處的面6 面 5 對面的面。7 垂直于高 h1 h2 h3 末尾處的面8 垂直于高 h1 h2 h3 起始處的面 宏物體內(nèi)

30、部的點對于該物體及其各個面具有負(fù)指向；而外部的點具有正指向。當(dāng)這些面用于其它柵元描述時，一定要注意它們的指向。如下例：30 -1.2 -1.1 1.4 -1.5 -1.6 9940 1.1 -2001.1 -5.3 -5.5 -5.6 -5.450 -510 -12like 1 but trcl=(2 0 0)90 (-5.1 : 1.3 : 2001.1 : -99 : 5.5 : 5.6) #55rpp -2 0 -2 0 -1 11rpp 0 2 0 2 -1 199 py -2 描述各個柵元所用的面可用其它等價的面代替，例如柵元3，可以用以下幾種方法來描述：3 0 5.1 -1.1 -

31、5.3 -5.5 -5.6 993 0 5.1 -1.1 1.4 -5.5 -5.6 -5.43 0 -1.2 -1.1 -5.3 -5.5 -5.6 -5.4數(shù)據(jù)卡數(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：問題類型問題類型幾何卡幾何卡減方差減方差源描述源描述計數(shù)描述計數(shù)描述材料及截面描述材料及截面描述能量及熱處理能量及熱處理問題截斷條件問題截斷條件用戶數(shù)據(jù)數(shù)組用戶數(shù)據(jù)數(shù)組外圍卡外圍卡數(shù)據(jù)卡中，標(biāo)識符必須從前5列開始填寫。問題類型（問題類型（MODE）卡）卡如果不給出MODE卡，則缺省形式是MODE N，即缺省值是中子輸運問題。格式： MODEx1 xi x

32、i N，中子輸運。P，光子輸運。E，電子輸運。幾何卡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VOL 體積卡（可選）體積卡用于輸入各個柵元的體積。格式：VOLx1 x2 xi或VOLNO x1 x2 xixi 柵元 i 的體積，i 1，2，柵元總數(shù)NO 不計算柵元的體積和面積缺省：MCNP 將計算所有柵元的體積，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，則將使用計算的體積值。 在體積卡上，如果輸入的項數(shù)不等于柵元總數(shù)，將產(chǎn)生致命錯誤?？梢杂?nJ 格式跳過不想輸入體積的柵元。

33、 MCNP 在計算柵元體積的同時，也計算柵元的質(zhì)量和面積。AREA 面積卡（可選）面積卡用于輸入各個曲面的面積。格式：AREA x1 x2 xixi 曲面 i 的面積，i 1，2，曲面總數(shù)缺?。篗CNP 將計算所有曲面的面積。在面積卡上沒有填寫的面積，將使用計算的面積值。 記錄計數(shù)所需的面積也可以由 SDn 卡提供。如果 AREA 卡和 SDn 卡都未提供記錄計數(shù)所需的面積，而 MCNP 又無法計算該面積，將產(chǎn)生致命錯誤。 記錄計數(shù)時，通常要用 SDn 卡提供的面積。當(dāng)記錄面積是整個曲面時，也可以用 AREA 卡提供的面積；否則，如果只記錄一段曲面的計數(shù)，則只能用 SDn 卡提供的面積。例子：

34、如圖結(jié)構(gòu)，三個柵元（一個外部的立方體內(nèi)包含一個內(nèi)部的立方體，中心是一個球）柵元3描述如下： 3 0 8 -9 -10 11 -12 13 #2 #1則MCNP不能計算柵元3的體積。如果用12個面來描述，則能夠計算其體積。TRn 坐標(biāo)變換卡TRn O1 O2 O3 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Mn變換號， 1 n 999O1，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。M1， 表示位移是輔助坐標(biāo)系原點 相對于基本坐標(biāo)系的位移。-1，表示位移是基本坐標(biāo)系原點相對于輔助坐標(biāo)系的位移。缺省值為：TRn 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1*

35、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,xy,xz,xx,yy,yz,yx,zy,zz,z 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。Bi可按以下五種方式中的任意一種方式指定：給出全部 9 個元素。給出矩陣中列或行方向上的兩個向量（6個值），MCNP將用矢積產(chǎn)生矩陣的第三個向量。給出矩陣中列和行方向上各一個向量（5個值），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向量（3個值），MCNP將用某種任意的方法生成其它兩個向量。不

36、給出Bi的值， MCNP將生成單位矩陣。一個問題中最多可有999個坐標(biāo)變換卡。MCNP所有類型的曲面都具有某種對稱性， 當(dāng)對稱軸平行于某坐標(biāo)軸時，即使是較復(fù)雜的曲面都不難給出其描述的參數(shù)。但是，當(dāng)曲面對稱軸不平行于坐標(biāo)軸時，給出描述曲面的參數(shù)難度就大多了。在這種情況下，坐標(biāo)變換功能就顯得極為有用。用戶可以在一個以曲面對稱軸為坐標(biāo)軸的輔助坐標(biāo)系中描述該曲面，然后建立該輔助坐標(biāo)系與基本坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，通過TRn卡將該曲面的描述轉(zhuǎn)換到基本坐標(biāo)系中。例子：高14cm、半徑4cm的圓柱體，中心在(0,10,15)，對稱軸在YZ平面，與Y軸成30度角，如圖所示。則用(x,y,z)坐標(biāo)系來描述曲面

37、就比較簡單明了。1 1CY42 1PY-73 1PY7 TR1 0 10 15 1 0 0 0 .866 .5 0 -.5 .866或 *TR1 0 10 15 0 90 90 90 30 60 90 120 30或更簡單*TR1 0 10 15 3J 90 30 60經(jīng)過坐標(biāo)變換的曲面的指向仍保持其在輔助坐標(biāo)系中的指向。例如：17 4 PX 5TR4 7 .9 1.3 0 -1 0 0 0 1 -1 0 0MCNP將產(chǎn)生的系數(shù)與以下描述一樣 17 P 0 -1 0 4.1而不是17 PY -4.1盡管它們描述的是同一個平面，但PY平面的指向不對。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

38、體。UUniverseTRCL柵元變換LAT柵格FILL填充這些卡也屬于柵元參數(shù)。l柵元參數(shù)可以在柵元卡上定義。lLIKE n BUT 結(jié)構(gòu)可以用來定義另一相似的柵元。lU卡用來指定該柵元是屬于哪個集合的。lFILL卡用來說明該柵元是用哪個集合的柵元來填滿的。lLAT卡用來定義一個無限的六面體或六棱柱陣列。lTRCL卡使得只需一次描述界定在形狀和尺寸相同，只是位置不同的幾個柵元的曲面。U Universe（集合）卡或 U卡u=集合號 Universe 可以是一個柵格或者是一組普通柵元的集合。U卡上的非零項表示對應(yīng)柵元所屬的集合號。如果沒有U卡或為零，則該柵元不屬于任何集合。集合號可以是任意整數(shù)

39、。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，即集合中的某個柵元可以用低一級的集合柵元來填充，嵌套最多可有10級，最高從0級（整個系統(tǒng)）開始，低一級是1級、2級、。低一級的集合柵元可有自己的坐標(biāo)系和原點，與上一級無關(guān)。然而，當(dāng)它們的曲面處在同一坐標(biāo)系時，可用TRCL卡定義這兩者的坐標(biāo)系統(tǒng)。填充的集合柵元和被填充柵元的平面可以（嚴(yán)格）一致。例子：1 0 -20 fill=12 0 -30 u=1 fill=2 lat=13 0 -11 u=-24 0 11 u=25 0 2020 r

40、pp 0 50 -10 10 -5 530 rpp 0 10 0 10 11 s 5 5 0 4集合號前加“-”號表明該柵元不會被任何較高級柵元的邊界所截斷，因此忽略對較高級柵元的邊界的計算，使問題運行得更快。TRCL 柵元變換卡 當(dāng)幾個柵元形狀和尺寸相同，只是位置不同時，需要描述所有界定這些柵元的曲面，如果使用柵元變換卡則只需描述界定一個柵元的曲面即可。格式： TRCL=n n為TR卡的卡號，TR卡含有針對該柵元所有曲面的一個坐標(biāo)變換?；?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，其意義和 *TRn卡一樣，其轉(zhuǎn)換矩陣項是角度而非余弦。 如果柵元用了TRCL卡，

41、則界定該柵元的曲面的編號為 1000柵元號原曲面號；該曲面可以在其它柵元卡以及計數(shù)卡上使用。該方法限定了柵元號和原曲面號不能超過3位數(shù)。例子： 1 1 -.5 -7 #2 #3 #4 #5 #6 imp:n=1 2 0 1 -2 -3 4 5 -6 imp:n=2 trcl=2 fill=1 3 like 2 but trcl=3 4 like 2 but trcl=4 5 like 2 but trcl=5 imp:n=1 6 like 2 but trcl=6 7 0 7 imp:n=0 8 0 8 -9 -10 11 imp:n=1 trcl=(-.9 .9 0) fill=2 u=1

42、9 like 8 but trcl=(.9 .9 0) 10 like 8 but trcl=(.1 -.9 0) 11 2 -18 #8 #9 #10 imp:n=1 u=1 12 2 -18 -12 imp:n=1 trcl=(-.3 .3 0) u=2 13 like 12 but trcl=(.3 .3 0) 14 like 12 but trcl=(.3 -.3 0) 15 like 12 but trcl=(-.3 -.3 0) 16 1 -.5 #12 #13 #14 #15 u=2 imp:n=1 1 px -2 2 py 2 3 px 2 4 py -2 5 pz -2 6

43、pz 2 7 so 15 8 px -.7 9 py .7 10 px .7 11 py -.7 12 cz .1 tr2 -6 7 1.2 tr3 7 6 1.1 tr4 8 -5 1.4 *tr5 -1 -4 1 40 130 90 50 40 90 90 90 0 tr6 -9 -2 1.3LAT 柵格卡 LAT 卡用來產(chǎn)生一個柵格陣列。LAT=1 表示該柵格是一個六面體，LAT=2 表示該柵格是一個六棱柱。LAT卡的非零項表示相應(yīng)的柵元是柵格陣列中的一個 (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： 用三個下標(biāo)來指示該柵格元素相對于 (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。 對于六面體柵格，第一個面的外面是 (1,0,0) ，第二個面的外面是 (-1,0,0) ，然后依次為 (0,1,0)