MCNP网格计数

FMESH Card

FMESH Card用于定义网格并统计网格体通量,基础语法如下:

FMESHn:<par> KEYWORD = value(s)
  • n 为计数标识,必须以 4 结尾
  • par 取值:
    • N:中子
    • P:光子
    • E:电子

KEYWORD

  • GEOM

    • xyzrec:直角坐标系网格(默认)
    • rztcyl:柱坐标系网格
  • ORIGIN

    • 方形网格:左下底角的 $(x,y,z)$ 坐标
    • 柱网格:底边圆形的 $(x,y,z)$ 坐标
  • AXS(仅柱网格)

    • 圆柱轴的方向向量
    • 默认值:0.0 0.0 1.0
  • VEC(仅柱网格)

    • 定义 $\theta=0$ 平面的方向向量
    • 默认值:1.0 0.0 0.0
  • IMESH/JMESH/KMESH

    • 直角网格:$x/y/z$ 方向粗网格坐标
    • 柱网格:$r/z/\theta$ 方向粗网格坐标
  • IINTS/JINTS/KINTS

    • 直角网格:$x/y/z$ 方向细网格数量
    • 柱网格:$r/z/\theta$ 方向细网格数量 默认值:1
  • EMESH/EINTS

    • EMESH:能量粗网格(单位:MeV),格式为 E1 E2 ... En
    • EINTS:各能量粗网格的细分数
    • 默认值:0.0 Emax1
  • FACTOR

    • 每个网格的乘子。
    • 默认为 1.0
  • OUT

    • 输出格式选项:col, cf, ij, ik, jk
  • TR

    • 应用于网格的坐标变换卡。

特殊用法

通过修改计数标识统计网格面出射流:

FMESH9n1:<par> KEYWORD = value(s)
  • n 取值与方向对应关系:
    标识 方向
    911 +x/+r 方向
    921 -x/-r 方向
    931 +y/+z 方向
    941 -y/-z 方向
    951 +z/+θ 方向
    961 -z/-θ 方向

示例

FMESH4:n GEOM=xyz ORIGIN=x0 y0 z0
        IMESH=x1 x2 ... xn IINTS=N1 N2 ... NN
        JMESH=y1 y2 ... yn JINTS=M1 M2 ... MM
        KMESH=z1 z2 ... zn KINTS=L1 L2 ... LL
        EMESH=E1 E2 ... En EINTS=e1 e2 ... en
        OUT=col
  • 该示例定义了一个方形网格,用于统计中子通量,结果输出格式为列格式。该方形网格的左下底角的坐标为$(x_0, y_0, z_0)$,右上顶角的坐标为$(x_n, y_n, z_n)$。在$x/y/z$轴上,区间$[x_{i-1},x_i]/[y_{j-1}, y_j]/[z_{k-1}, z_k]$等间距划分$N_i/M_j/L_k$个网格。在能群上,从$E_0=0.0MeV$开始,$[E_{g-1}-E_g]$等间距划分$e_g$个能量区间。结束输出时,以下格式输出:
       Energy         X         Y         Z     Result     Rel Error
         E1          u1        v1        w1      value1      error1
         .           .         .         w2      value2      error2
         .           .         .         .       .           .
    
  • 按照 Z → Y → X → Energy变化的顺序排列。

FM Card

将物理量(通量、流)与截面相乘,计算反应率:$$C\int\phi(E)R_m(E)dE$$

  • $\phi(E)$:注量(粒子数/cm²)
  • $R_m(E)$:响应函数(来自截面库或自定义) 基础语法如下:
    FMn  (bin set 1) (bin set 2) ... [T] [C]
    
  • n 需与对应 F 卡/FMESH 卡标识一致
  • [T]:输出总反应率
  • [C]:输出各分项贡献 由于FM Card较为复杂,这里只是介绍下用于统计常用反应率的bin set写法,具体用法可查阅MCNP手册。

常用写法

  • bin set有三种类型:attenuator setmultiplier set以及special multiplier set。统计反应率时可用multiplier set。其描述如下:

    multiplier set = c m (reaction list 1) (reaction list 2) ...
    

    其中,

    • c为乘子常数,如果c是负值(仅对计数类型为4),则用$|c|$倍的所在cell原子密度代替。
    • m为Mn Card材料卡中定义的材料id。若m=0,则为中子实际穿过的材料。
    • reaction list为ENDF库中或者特殊反应道的和与积。reaction list由一个或多个由空格或者冒号划定的反应道组成。反应道之间的空格意味着反应道的乘积,冒号表示反应道的和。运算逻辑是先乘后加。每个reaction list创建一个bin。在reaction list中不允许使用括号。
  • 对于用于统计中子相关的物理量,连续能量和多群能量的反应道如下:

    能量类型 编号 反应类型
    连续 -1 总截面
    -2 俘获吸收截面
    -3 弹性散射截面
    -4 平均中子释热量(MeV/碰撞)
    -5 γ反应截面(barns)
    -6 总裂变截面
    -7 平均裂变中子数
    -8 单次裂变释热量(MeV/碰撞)
    多群 -1 总截面
    -2 裂变截面
    -3 平均裂变中子数
    -4 裂变谱
    -5 俘获吸收截面
    -6 阻止本领
    -7 动量转移

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