MCNP初學(xué)者入門指南

1、mcnp 初學(xué)者入門指南二九年五月目錄一 mcnp概述1.1 mcnp計算過程1.2 mcnp 文件結(jié)構(gòu)1.3 mcnp使用方法二 mcnp輸入文件書寫方法2.1 輸入文件規(guī)范2.2 7mev 軔致輻射 x射線算例三輸出文件解讀第 1 章 mcnp概述1.1 mcnp 計算過程mcnp（monte carlo n-particle transport code）是計算粒子輸運(yùn)過程的一套蒙特卡羅模擬計算程序。 這個程序需要用戶通過輸入文件給出計算模型。計算模型中需要提供源的屬性、感興區(qū)內(nèi)各種物體的屬性、記錄粒子信息的方法等。例如，若想計算一個1mev 的 x 射線透過 2cm 鐵的概率是多少，我

2、們可以通過下面的模型進(jìn)行計算，如圖1 所示。x射線源感興區(qū)內(nèi)鐵記錄面感興區(qū)外圖 1 計算模型在上面的計算模型中，感興區(qū)是一個球的內(nèi)部，其中包含x 射線源、鐵塊和記錄面， 而其他位置均為真空。 由于當(dāng)粒子被輸運(yùn)到感興區(qū)外時，它將肯定不會再對記錄結(jié)果產(chǎn)生貢獻(xiàn)， 所以程序會自動停止這個粒子的輸運(yùn)過程，這也正是設(shè)定感興區(qū)的原因。源的屬性主要包括位置、 能量、出射方向、粒子種類等。 圖 1 的計算模型中，源的能量為單能1mev，方向為單向垂直于鐵塊的左表面，粒子種類為光子（photon） 。感興區(qū)內(nèi)物體的屬性包括幾何尺寸、材料成分、 密度等。圖 1 中使用了一塊鐵塊，它的厚度為 2cm，其他方向的尺寸對

3、我們的計算結(jié)果沒有影響，但要保證鐵塊完整地包含于感興區(qū)內(nèi)。記錄方法有多種，其中包括通過某個面的特定種類粒子的個數(shù)。在圖1 中，我們可以利用 mcnp 記錄通過“記錄面”的能量為1mev 的光子個數(shù)。計算圖 1 的模型時，mcnp 會首先根據(jù)源的屬性描述， 抽樣出一個起始粒子。圖 1 中的源為單能且單向的點(diǎn)源， 所以每次抽樣出的粒子都是能量、方向、種類相同的粒子。這個粒子會沿著它的出射方向（垂直于鐵塊左表面）飛行，當(dāng)它入射到鐵塊里時， 會有一定的概率發(fā)生康普頓散射、電子對效應(yīng)和光電效應(yīng)。 發(fā)生三種反應(yīng)的概率由mcnp 的截面庫中的微觀截面數(shù)據(jù)、輸入文件中鐵的密度以及抽樣得到的隨機(jī)數(shù)共同決定。若x

4、 射線發(fā)生了康普頓散射，原來的x 射線將被具有新屬性的x 射線取代，它將有不同的出射方向、能量。mcnp 會繼續(xù)輸運(yùn)這個新產(chǎn)生的x 射線直到它發(fā)生下一次反應(yīng)或者飛出感興區(qū)；x 射線還會有一定的概率不發(fā)生任何反應(yīng)，直接透過鐵塊。當(dāng)基于一個起始粒子的輸運(yùn)過程結(jié)束后，mcnp 會重復(fù)上述的過程。 由于每次抽樣的得到的隨機(jī)數(shù)會不同， 所以每個起始粒子的輸運(yùn)過程都是獨(dú)立而且不同的。多次的輸運(yùn)過程會使得mcnp 的記錄結(jié)果越來越接近它的期望值，重復(fù)的次數(shù)越多，統(tǒng)計漲落就會越小。盡管 mcnp 會記錄所有通過記錄面的光子。但由于光子一旦發(fā)生反應(yīng)，它的能量就會變化， 所以若只觀察能量為1mev 的光子，我們就

5、可以排除那些經(jīng)過多次散射而打到記錄面的光子了。由于每次輸運(yùn)均是基于一個起始源粒子，所以最后記錄得到的結(jié)果也都是相對于一個起始粒子的概率。對于圖1 來說，記錄結(jié)果就是1 個 x 射線透過 2cm的鐵后打到記錄面的概率。1.2 mcnp 文件結(jié)構(gòu)mcnp 的輸入文件名不可以多于七個字符， 所以不建議對輸入文件增加擴(kuò)展名；mcnp 的輸出文件的擴(kuò)展名為 .o；mcnp 內(nèi)部計算過程的記錄文件的擴(kuò)展名為.r。若一次計算結(jié)果就已經(jīng)達(dá)到滿意的統(tǒng)計結(jié)果，那么.r 文件就沒有什么價值保存下來；但是若一次計算結(jié)果達(dá)不到滿意的統(tǒng)計可信度，那么我們可以在已得到的計算結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)模擬輸運(yùn)過程，來減小統(tǒng)計漲落。而為

6、了這么做，mcnp 需要上一次計算結(jié)果中使用的.r 文件。為了這個目的，有時候.r 文件還是值得保留的。在基于上一次的計算結(jié)果繼續(xù)模擬計算時，mcnp 將不再讀入輸入文件，而單單讀入 .r 文件的信息。所以我們想繼續(xù)計算時，需要保證.r 文件就是我們所設(shè)想的模型的前一次模擬計算中得到的.r 文件。除了上面三種常用的文件類型，mcnp 還有兩種不長用的輸出文件。 這兩種文件只有用戶通過輸入文件要求 mcnp 輸出這些文件時才會得到。其中一個為.w 文件，這個文件是我們想通過 mcnp 輸出 surface source 的時候才會產(chǎn)生；另外一個為.p 文件，這個文件時我們想通過 mcnp 追蹤粒

7、子的輸運(yùn)過程的時候才會得到。上面的幾種文件是用戶常用到的文件類型，下面將介紹mcnp 程序內(nèi)部使用的若干的文件。1.mcnp5.exe：mcnp 的應(yīng)用程序，這個程序是在dos下運(yùn)行的程序。所以用戶不要試圖雙擊這個程序來運(yùn)行它。2.vised.exe:這個程序可以讓用戶觀察mcnp 讀入的輸入文件中的計算模型。我們可以利用這個程序觀察我們所設(shè)想的計算模型與實(shí)際書寫出來的計算模型是否有偏差。此外，這個程序還可以方便我們找出mcnp輸入文件中潛在的一些錯誤，例如：兩個物體有相交的部分等。3.目 錄documents: 這 個 文 件 夾 內(nèi) 包 含lanl(los alamos national

8、laboratory)提供的 mcnp 的官方使用說明、 林謙老師的蒙卡課程講義和西安交通大學(xué)翻譯的中文mcnp 的使用手冊等4.目錄 mcnpdata: 這個目錄里存放的是mcnp 的截面庫。5.xs52: 這個文件內(nèi)說明了各個核素的屬性，包括質(zhì)量，截面庫內(nèi)各種反應(yīng)類型對應(yīng)的截面的存放位置等。在初始使用 mcnp 時，我們有可能要修改這個文件中的一部分內(nèi)容，具體的修改方法將在下面介紹。6.x11.dll：mcnp 程序的動態(tài)鏈接庫，沒有這個文件mcnp 將無法計算，所以不要把這個文件弄丟了。除了上面的文件外，為了在dos 下使用 mcnp 程序我們編寫了幾個批處理文件。1) ccmd.bat

9、: 只要雙擊這個程序就可以彈出一個dos界面。2) g5.bat: 這個批處理將是用戶用到最多的批處理程序。我們可以利用這個批處理直接調(diào)用mcnp 的主程序。3) gogo.bat ：這個批出文件可以使mcnp 連續(xù)的計算若干個輸入文件，具體的使用方法將在后面介紹。4) resume.bat: 這個批處理文件可以使得mcnp 在上一次計算結(jié)果的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行計算，具體使用方法將在下面介紹。上面所提到的文件就是用戶在使用mcnp 時最頻繁接觸到的文件。1.3 mcnp 使用方法在使用mcnp 時，我建議用戶安裝一個比較方便的文本編輯器，如：ultraedit。為了使用 mcnp， 用戶需要首先進(jìn)

10、行一些文件路徑的指明等工作，具體如下：1) 建議用戶把 mcnp 的整個目錄 (名為 lanl) 放在一個硬盤分區(qū)的根目錄下。2) 修改 g5.bat 中 文件路徑：我們用ultraedit 打開 g5.bat可以發(fā)現(xiàn)，這個批處理的內(nèi)容為前 5 句的作用是刪除與輸入文件相關(guān)的已經(jīng)存在的輸出文件，這樣做的目的是，如果 mcnp 程序發(fā)現(xiàn)已有輸入文件對應(yīng)的輸出文件存在，那么程序就認(rèn)為這個輸入文件已經(jīng)得到了模擬計算并且沒有必要進(jìn)行重復(fù)的計算。批處理中的最后一句就是調(diào)用mcnp 的主程序 mcnp5.exe，并指明管理截面庫的文件 (xs52)的路徑。由于我已經(jīng)把這個文件放在了lanl 的目錄內(nèi)，所以

11、用戶不用修改這個文件的路徑了。3) 修改 xs52 文件：利用 ultraedit 打開 xs52 文件，可以發(fā)現(xiàn)文件的第一行為。為了讓 mcnp 找到截面庫，用戶需要正確地修改它的路徑。 因為我把 lanl 放在了 e 盤的根目錄下， 所以這里的 datapath就是。之前，我已經(jīng)建議用戶把lanl 目錄放在某個硬盤del %1.o del %1.r del %1.p del %1.s del %1.w mcnp5 n=%1. xsdir=xs52 分區(qū)的根目錄下， 所以在這里修改時， 用戶只需把 e更換為實(shí)際存放的硬盤分區(qū)的盤符就可以了。經(jīng)過上面的修改后，用戶就可以使用mcnp 程序了。例

12、如我們已經(jīng)書寫好了一個文件名為 xray7 的輸入文件，a，那么我們可以通過下面的步驟進(jìn)行計算。1) 雙擊 ccmd.bat，系統(tǒng)會彈出下面的窗口。2) 在窗口內(nèi)輸入 g5xray7 并按回車，mcnp 就開始進(jìn)行計算了。 界面如下圖所示。計算時 mcnp 會占據(jù)單個cpu 的所有資源。若用戶的計算機(jī)是單核的，那么cpu 使用量是 100%；若用戶的計算機(jī)是雙核的，那么cpu 的使用量是 50%。b, 關(guān)于停止一次計算，可以通過在輸入文件內(nèi)限定計算時間或輸運(yùn)的起始粒子個數(shù)。此外，還可以通過dos下強(qiáng)制停止計算過程的方法。若想強(qiáng)制停止計算過程，可以使用ctrl+c 鍵停止計算。同時按下這兩鍵時，

13、屏幕會出現(xiàn)下面的界面。在這個界面下，輸入 s 并按回車，程序會輸出已經(jīng)消耗的計算時間；按下m是調(diào)用 mcnp 的畫圖軟件，因為有了vised.exe程序，所以不建議使用這里的畫圖程序；按下 q 是停止計算程序， 并輸出結(jié)算結(jié)果。有時候， mcnp 會等待正在模擬的一個粒子的輸運(yùn)過程結(jié)束后在結(jié)束程序，但并不會拖延太長時間；按下k是直接停止計算程序，而并不會輸出計算結(jié)果。c, 繼續(xù)計算一個已計算完的模型。用戶需要保留初始計算過程中產(chǎn)生的.r文件。還以上面的計算情況為例，在上一次計算中我們得到了xray7.o（輸出文件）和 xray7.r（計算過程的記錄文件） 。在 dos 命令行下輸入 resum

14、exray7并按下回車，可以得到下面的界面。在繼續(xù)運(yùn)算的情況，由于mcnp 不會再次讀入輸入文件，而僅僅讀入.r 文件，所以這次計算的終止需要我們通過強(qiáng)制停止的方法。d, 連續(xù)計算多個軟件利用 ultraedit 打開 gogo.bat可以發(fā)現(xiàn)這里只給出了計算一個文件的命令，若我們想連續(xù)地計算多個文件 （如 d1，d2，d3 等）可以模仿上面的規(guī)范書寫，如下。然后在 dos命令行下，鍵入 gogo并按下回車，mcnp 就可以依次計算 d1,d2和 d3 了。call g5 xray7 call g5 d1 call g5 d2 call g5 d3 第 2 章 mcnp輸入文件書寫方法2.1

15、mcnp輸入文件規(guī)范mcnp 的輸入文件在結(jié)構(gòu)上基本上可以分為三塊，分別為cell 塊、surface塊和其他內(nèi)容。塊內(nèi)除了注釋外，不得有空行，而兩個塊之間只能有一個空行。通常情況下， 每一行中只能有一個主導(dǎo)性的助記符，這個助記符可以有很多參數(shù)和附屬的次要助記符。 mcnp 官方手冊中稱這樣的助記符為卡(card)。每一列不得超過 80 個字符，若書寫不下時， 可以在行尾寫入&符號，并從下行繼續(xù)書寫。輸入文件的第一行不論寫了什么都會被mcnp 忽略掉，這一行的作用是方便用戶給這個輸入文件做一些備注。第二行后寫計算模型，我的習(xí)慣是先寫cell塊，然后是 surface塊，最后是其他。輸入

16、文件中有兩種注釋方法，助記符分別為c 和$符號。在第一行寫c 就是把這一行都注釋掉；在某一行的某列上寫$就是注釋該行該列后的內(nèi)容。但是即使是注釋，請用戶也不要超過每一列80 個字符（包括空格）的要求。還有三個常用的助記符在這里介紹個用戶，分別為 r， i 和 j。 r代表的是 repeat ，例如 1 3r 就等于寫了1 1 1 1；i 代表線性插入點(diǎn)， 例如 1 2i 4 就等于寫了1 2 3 4； j 代表的是 jump， 表示該位置使用默認(rèn)值， 例如 1 j 2 就等于寫了1 默認(rèn)值 2。由于 mcnp 對輸入文件的規(guī)范要求苛刻，所以請用戶謹(jǐn)記這樣的規(guī)范。2.1 7mev軔致輻射 x射線

17、算例下面將通過書寫計算7mev 的軔致輻射 x 射線的角分布、能譜的方法介紹mcnp 輸入文件的書寫方法。在書寫 mcnp 輸入文件前，請用戶首先想好要計算的模型，包括坐標(biāo)系以及各個物體在這個坐標(biāo)系內(nèi)的相對位置。我的計算模型如下圖所示。yx o1234567891012345678910100100感興區(qū)內(nèi)感興區(qū)外au-1-2源記錄面1記錄面2記錄面2記錄面3記錄面3分割面1分割面2分割面3圖 2 計算模型在圖 2 的計算模型中感興區(qū)是半徑為100cm 的球內(nèi)，源是能量為 7mev，位置在(-2,0,0)的單向電子束；x 射線靶是半徑（y 或者 z 方向） 1cm， 高度(x 方向)1cm的金

18、；其他位置均為真空。我將記錄面設(shè)置在圈定感興區(qū)的球面上。為了書寫上面的計算模型， 我們首先寫 surface模塊。 這里需要定義的surface有源所在面； au 的三個表面 (兩個底面和一個側(cè)面 )，圈定感興區(qū)的球面；劃分感興區(qū)表面的記錄用面。1，源所在面的書寫方法： 1 px -2。 這里的第一個1 代表這個面的序號，這個序號將在書寫cell 塊時用到； px 為助記符表示該面是垂直于 x 軸的面； -2 代表的是該面在x 軸上的軸距。2，同理 au 的左底面的書寫方法： 2 px 0。3，同理 au 的右底面的書寫方法： 3 px 1。 （可以猜到類似地，還會有 py 和 pz 的助記符

19、）。4，au 的側(cè)面的書寫方法： 4 cx 1。這里的 4 代表面的序號， cx 代表這個面是軸心是 x 軸的圓柱面， 后面的 1 代表圓柱面的半徑。（可以猜到類似地，還會有cy 和 cz 的助記符）。5，圈定的感興區(qū)的面的書寫方法：100 so 100 。第一個 100 仍然代表面的序號。定義面的需要時，并不需要連續(xù)地定義，但要保證定義的順序是單調(diào)遞增的。第二個so 代表的是圓心在原點(diǎn)的球面，之后的100 就是圓的半徑。6，除了這些面，為了記錄時把記錄面分割為若干個小面，我們需要額外定義一些分割用面。 為了把記錄面 (球面)分割為若干個球帶， 我們可以定義若干個圓錐體，如30 kx 0 0.

20、234567901 1，其中 30 代表這個面的序號； kx 代表這個面是軸心是x 軸的圓錐面； 0 代表圓錐的頂點(diǎn)在原點(diǎn)； 0.234567901代表圓錐體頂角的tan 值的平方值；我們可以想象，這樣定義的圓錐體應(yīng)有兩葉，在z0 的一葉。所以最后的1 代表的是，我們想要的圓錐面是z0 的一葉。我們可以類似地定義很多這樣的分割面。有了這些 surface的定義后，我們就可以開始書寫cell 塊了。1) 首先定義 au 塊(cell)，它由三個面圍成，它們是序號分別為2，3，4。au 塊由 2 號面的向右方向 (或 x 軸的正方向 )，3 號面的向左方向（或x 軸的負(fù)方向）以及 4 號面的內(nèi)部圍

21、成。所以這個au 塊（cell）的書寫方法是： 1 1 -19.3 2 -3 -4。第一個 1 代表的是這個 cell 的序號；第二個 1 代表的是這個 cell 所對應(yīng)的材料種類為 1，關(guān)于 1 號材料的定義將在后面介紹； 第三個 -19.3 中，負(fù)號代表的是實(shí)際密度，若沒有負(fù)號則代表的是原子密度。 所以-19.3 代表的是 au 塊 （cell）的密度是 19.3g/cm3；之后的 2 -3 -4 描述的是 au 塊是由 2 號面的正方向， 3 號面的負(fù)方向， 4 號面的內(nèi)部圍成的。2) 源不是一個物體，所以不需要在cell 塊中定義。而在感興趣內(nèi)，除了au塊（cell） ，其他位置均為真

22、空。盡管是真空，我們?nèi)孕枰谳斎胛募?nèi)把真空定義為一個物體。定義的方法如下：2 0 -100 #1。其中第一個 2 代表 cell 的序號；第二個 0 代表定義的塊內(nèi)什么東西都沒有；后面的-100 #1 限定了這個 cell 的幾何空間，它表示這個塊是在100 號面的內(nèi)部，（#助記符代表扣除的意思）除了1號 cell 的所有空間。3) 我們同樣需要定義感興區(qū)外的空間，定義的方法如下：100 0 100。第一個 100 是這個 cell 的序號；第二個 0 代表真空；第三個 100代表第 100號面的外部。2 號 cell 和 100 號 cell 均為真空，區(qū)分哪一個是感興區(qū)的方法是利用另外一

23、個助記符 imp，它代表的是 importance，也就是粒子在該cell 內(nèi)的重要性。這個助記符可以在每個cell 的定義的末端寫上， 也可以在第三塊中寫入。 在 cell 末端寫入的方法如：2 0 -100 #1 imp:e,p=1，它代表了 2 號 cell 中電子(e)及光子 (p)的重要性為 1，即它是感興區(qū)內(nèi)的物體； 100 0 100 imp:e,p=0 ，它代表了 100號 cell的電子及光子的重要性為0，即它在感興區(qū)外。注：感興區(qū)與非感興區(qū)并不需要一定是位置劃分分明的兩塊區(qū)域，我們可以在感興區(qū)內(nèi)設(shè)定一個非感興區(qū)， 只要粒子被輸運(yùn)到該區(qū)域就會被殺死（類似于黑洞） 。最后我們需

24、要書寫第三個模塊， 在這個模塊內(nèi)將指明模擬計算中所涉及的反應(yīng)類型，記錄方法，運(yùn)算時間限定等。1.模式卡： mode e p。這個卡說明了計算中將涉及兩種粒子，分別為電子及光子。 （源粒子是電子，它轟擊au 塊會產(chǎn)生軔致輻射x 射線） 。2.材料卡： m1 79197 -1.0。其中 m1 代表第一號材料，同理會有m2、m3等材料； 79197 的格式是 zzaaa ，即 79 是原子序數(shù) (au)，197 是質(zhì)量數(shù)；-1.0 中負(fù)號代表的是原子個數(shù)的比重， 若正好則代表的是質(zhì)量比重。材料卡的各種核素的比重的標(biāo)識中并不要求歸一化，mcnp 會自動給用戶歸一化。也就是說 m1 79197 -2.0

25、 79198 -2.0與 m1 79197 -0.5 79198 -0.5的寫法對于 mcnp 而言是等效的，都說明1 號材料中197au 與198au 各占一半。3.源定義： sdef par=3 sur=1 pos=-2 0 0 vec=1 0 0 dir=1 erg=7 。其中 sdef是源定義的助記符代表source definition；par 代表源粒子的種類， 1 代表中子，2 代表光子， 3 代表電子； sur 代表源所在的面，上面定義中sur=1說明源在序號為1 的面上； pos 代表源所在的位置，按照上面的定義，源的位置為（ -2,0,0） 。請謹(jǐn)記若 sur 和 pos同

26、時被用上，請保證pos 的點(diǎn)是在 sur 的面上，不然可能導(dǎo)致計算結(jié)果有誤；vec 代表參考向量，向量的起始點(diǎn)是原點(diǎn)，而終止點(diǎn)是(1,0,0)。這說明了我們設(shè)定的參考向量就是 x 軸的正方向；dir 代表粒子出射方向與參考向量的夾角的余弦，上面定義中為1，說明了源粒子沿著x 軸正方向出射； erg 代表源粒子的能量，按照上面的定義，源粒子的能量為7mev。關(guān)于源的定義還有許多其他的助記符以及各種分布情況，請參考mcnp 的官方使用手冊。4.粒子重要性表示： imp:e 1 1 0。其中 imp:e 代表了這張卡描述的是各個cell 中電子的重要性， 1 1 0 代表了在 cell 塊中寫的各個

27、 cell（以書寫順序）的重要性分別為 1、1、0。這說明了 cell 塊中第三個描述的cell（cell的序號可能不是三，只是代表它是第三個被定義的cell。 ） 是電子的黑洞，只要電子被輸運(yùn)到這個cell 就會被殺死，停止輸運(yùn)。同理我們還可以定義 imp:p 1 1 0。在前面已經(jīng)描述過，這里的imp 卡可以在 cell 塊中寫入如：5.能量截斷卡： cut:e j 1。其中 cut 代表能量截斷卡的助記符； e 代表電子；j 代表第一個參數(shù)選用默認(rèn)值；1 代表截斷能量為 1mev。這個卡的作用是當(dāng)輸運(yùn)過程中，電子的能量小于1mev，就殺死這個電子。這樣做的目的是，若我們只關(guān)心高能（1me

28、v）的 x 射線，而能量小于1mev的電子已經(jīng)不會再產(chǎn)生能量大于1mev 的 x 射線了，所以我們可以停止這些低能電子輸運(yùn)來節(jié)省計算機(jī)機(jī)時而且不會影響計算結(jié)果。同理我們還可以寫 cut:p j 1。6.記錄方法描述卡1：f1:p 100。其中 f1 代表的是第一種記錄模式，也就是通過某個面的粒子的個數(shù) （相對于一個源粒子） ； p代表記錄的是光子；100 代表記錄面是序號為100 的面。故這個記錄卡的作用是記錄所有通過 100號面的光子。7.記錄方法描述 2：f2:p 100。其中 f2 代表的是第二種記錄模式，也就是通過某個面的粒子的注量，它等于通過面的粒子個數(shù)（相對于一個源粒子）除以該面的

29、面積。1 1 -19.3 2 -3 -4 imp:e,p=1 $ au 2 0 -100 #1 imp:e,p=1 100 0 100 imp:e,p=0 8.記錄面分割： fs2 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39 40 41 42 43 44 。其中 fs2 代表的是分割第二號記錄卡的記錄面（也就是分割記錄第100號面） ；后面的 -30 等代表分割方法，輸出時mcnp 會給出1) 100 號面上，從 30 號面的內(nèi)部（圓錐體右葉的內(nèi)部）出射的粒子2) 100 號面上，從 30 號面的外部且 40 號面的內(nèi)部出射的粒子3) 100 號面上，從 3

30、0 號面的外部且 31 號面的外部且 32 號面的內(nèi)部出射的粒子4) 100 號面上，從 30 號面的外部且 31 號面的外部且 32 號面的外部且33 號面的內(nèi)部出射的粒子。5) 以此類推9.能量分割： 我們可以對任意一個記錄卡分別設(shè)置能量分割卡或所有記錄卡同意設(shè)置相同的能量分割卡。這里我們將對 2 號記錄卡設(shè)置一個能量分割卡： e2 1 19i 7。其中 e2 代表這是對 2 號記錄卡的能量分割卡，后面的 1 19i 7 代表的是分割方法，也就是在1mev 至 7mev 之間插入 19個點(diǎn)。（若把 e2寫成 e0則代表對所有記錄卡使用相同的能量分割方法。）10. 計算時間設(shè)定卡： ctme

31、 10。這個卡說明了要求mcnp 計算 10 分鐘?？梢韵胂螅嬎愕臅r間越長，模擬的源粒子的個數(shù)就會越多，模擬結(jié)果就會越接近它的期望值，統(tǒng)計漲落就會越小。所以計算時間需要用戶根據(jù)自己希望得到的統(tǒng)計可信度，設(shè)定計算時間。除了ctme 還有利用模擬源粒子的個數(shù)進(jìn)行時間限制的方法， 如 nps 10000， 它說明了需要 mcnp模擬 10000個源粒子的輸運(yùn)過程。在這個文件中只使用了兩個記錄方法，分別為f1 和 f2。mcnp 中一共有 8中記錄方法， 用戶請參考使用手冊， 選用適合計算模型的記錄卡。此外一種記錄卡可以有多個記錄面，只要保證記錄卡的個位數(shù)是8 種記錄卡的一種，例如f11和 f21都

32、是第一種記錄類型， 即通過某個記錄面的粒子個數(shù)。另外請謹(jǐn)記， 在使用 f1 和 f2 的記錄卡時，記錄面一定要是構(gòu)成某個cell 的一個面，不然mcnp不會給出記錄結(jié)果，也就是說如果用戶隨意定義了一個面(如上面定義的某個分割面)，而且這個面沒有被使用在定義某個cell 上，那么我們不能期望mcnp 可以記錄通過這個面的粒子信息。 使用分割面時， 其實(shí)還是記錄通過那個記錄面的粒子個數(shù)，分割面只是把那個記錄面分割為若個塊而已?？偨Y(jié)上面的書寫過程，我們最后的輸入文件如下。文件名為xray7。bremmstrlung x-ray ener=7mev c cell card 1 1 -19.3 2 -3

33、 -4 $ au 2 0 -100 #1 100 0 100 c surface card c radiation source 1 px -2 $surface of the electron source 2 px 0 $left surface of au 3 px 1 $right surface of au and back surface of w 4 cx 1 $radius of x-ray target c surface dividing 30 kx 0 0.234567901 1 31 kx 0 0.5625 1 32 kx 0 1.040816327 1 33 kx 0

34、 1.777777778 1 34 kx 0 3 1 35 kx 0 5.25 1 36 kx 0 10.11111111 1 37 kx 0 24 1 38 kx 0 99 1 39 kx 0 1e33 1 40 kx 0 99 -1 41 kx 0 24 -1 42 kx 0 10.11111111 -1 43 kx 0 5.25 -1 44 kx 0 3 -1 45 kx 0 1.777777778 -1 46 kx 0 1.040816327 -1 47 kx 0 0.5625 -1 48 kx 0 0.234567901 -1 49 kx 0 0 -1 c the cover for

35、 whole geometry 100 so 100 mode e p m1 79197 -1.0 $ au sdef par=3 sur=1 pos=-2 0 0 vec=1 0 0 dir=1 erg=7 imp:e 1 1 0 imp:p 1 1 0 cut:e j 1 cut:p j 1 f1:p 100 f2:p 100 fs2 -30 -31 -32 -33 -34 -35 -36 -37 -38 -39 40 41 42 43 44 & 45 46 47 48 e2 1 19i 7 ctme 10 我們可以利用vised.exe 觀察這個已經(jīng)寫好的輸入文件的模型，如果書寫

36、有誤，我們需要修改輸入文件。有錯誤時會導(dǎo)致vised.exe 無法打開文件并被強(qiáng)制關(guān)閉。出現(xiàn)這種情況時，請看輸入文件的書寫規(guī)范，如空行是否多了或少了等。若打開后，觀察到明確的紅線，代表兩個物體分享了一部分空間，這在mcnp中是不允許的。 在書寫復(fù)雜的模型時， vised.exe可以幫助我們確定寫出來的模型與我們想像的模型是一致的。 建議用戶反復(fù)地觀察各個方向的視圖，從而確保輸入文件的正確性，不然計算出來的結(jié)果就很有可能是錯誤。vised.exe是 windows 下的應(yīng)用程序，我們雙擊它并用它選中我們已經(jīng)書寫好的輸入文件，就可以觀察寫好的模型了，如下圖所示。圖 3 宏觀形狀圖 4 au 塊的形

37、狀利用前面介紹的調(diào)用mcnp 的方法就可以計算這個模型了。下一章幫助各位解讀輸出文件的內(nèi)容。第 3 章 mcnp輸出文件解讀利用 mcnp 計算上面的輸入文件可以得到輸出文件為xray7.o 。利用ultraedit 可以看到計算結(jié)果，其中關(guān)于記錄信息的結(jié)果對我們最有用，如下。其中 nps代表一共運(yùn)行了 2958959個源粒子的輸運(yùn)過程。tally type 1 代表記錄類型為 1， 也就是 number of particles crossing a surface 。tally for photons 代表的是記錄的是光子。surface 100 代表記錄面是第 100 號面。記錄結(jié)果是2

38、.90042e-01 0.0010。這個結(jié)果表示當(dāng)有1 個 7mev 的電子轟擊 1cm的 au 時，會有 0.29個能量大于 1mev（我們在 cut 中限定了能量）光子透過第 100 號記錄面，而這個數(shù)據(jù)的相對誤差為0.001。第二號記錄結(jié)果如下。1tally 1 nps = 2958959 tally type 1 number of particles crossing a surface. tally for photons surface 100 2.90042e-01 0.0010 1tally 2 nps = 2958959 tally type 2 particle flux

39、 averaged over a surface. units 1/cm*2 tally for photons areas surface: 100 segment 1 6.28319e+03 2 6.28319e+03 3 6.28319e+03 4 6.28319e+03 5 6.28319e+03 6 6.28319e+03 7 6.28319e+03 8 6.28319e+03 9 6.28319e+03 10 6.28319e+03 11 6.28319e+03 12 6.28319e+03 13 6.28319e+03 14 6.28319e+03 15 6.28319e+03

40、16 6.28319e+03 17 6.28319e+03 18 6.28319e+03 19 6.28319e+03 20 6.28319e+03 其中 nps代表一共運(yùn)行了 2958959個源粒子的輸運(yùn)過程。tally type 1 代表記錄類型為 2，也就是 particle flux averaged over a surface ，請注意它的單位是1/cm2。tally for photons 代表的是記錄的是光子。surface 100 代表記錄面是第 100 號面。segment 代表的是利用分割面分割后，100 號面的各個子面的面積。由于我們使用的等立體角分割，所以各個子面的面積均相同。記錄結(jié)果如下。surface 100 segment: -30 energy 1.0000e+00 0.00000e+00 0.0000 1.3000e+00 1.58985e-06 0.0058 1.6000e+00 1.25669e-06 0.0065 1.9000e+00 1.01556e-06 0.0073 2.2000e+00 8.05683e-07 0.0082 2.5000e+00 6.50129e-07 0.0091 2.80