蒙特卡罗方法简介

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1、第三章蒙特卡罗方法简介3.1MonteCarlo方法简介MonteCarlo方法是诺斯阿拉莫斯实验室在总结其二战期间工作（曼哈顿计划）的基础上提出来的。MonteCarlo的发明，主要归功于EnricoFermi、VonNeumann和StanislawUlam等。自二战以来，MonteCarlo方法由于其在解决粒子输运问题上特有的优势而得到了迅速发展，并在核物理、辐射物理、数学、电子学等方面得到了广泛的应用。MonteCarlo的基本思想就是基于随机数选择的统计抽样，这和赌博中掷色子很类似，故取名MonteCarlo。MonteCarlo方法非常适于解决复杂的三维问题，对于不能用确

2、定性方法解决的问题尤其有用，可以用来模拟核子与物质的相互作用。在粒子输运中，MonteCarlo技术就是跟踪来自源的每个粒子，从粒子产生开始，直到其消亡（吸收或逃逸等）。在跟踪过程中，利用有关传输数据经随机抽样来决定粒子每一步的结果[6]。3.2MonteCarlo发展历程MCNP程序全名为MonteCarloNeutronandPhotonTransportCode(蒙特卡罗中子-光子输运程序)。MonteCarlo模拟程序是在1940年美国实施“发展核武器计划”时，由洛斯阿拉莫斯实验室（LANL）提出的，为其所投入的研究、发展、程序编写及参数制作超过了500人年。1950年Mon

3、teCarlo方法的机器语言出现,1963年通用性的MonteCarlo方法语言推出，在此基础上，20世纪70年代中期由中子程序和光子程序合并,形成了最初的MCNP程序。自那时起，每2—3年MCNP更新一次,版本不断发展，功能不断增加，适应面也越来越广。已知的MCNP程序研制版本的更新时间表如下：MCNP-3：1983年写成，为标准的FORTRAN-77版本，截面采用ENDF/B2III。MCNP-3A：1986年写成，加进了多种标准源，截面采用ENDF/B2IV[20]。MCNP-3B:：1988年写成具有阵列几何处理能力(即重复结构描述)，多群截面和计数输出的图形化功能，截面采用

4、ENDF/B2IV和ENDL2851。MCNP-4:：1990年7月由LANL写成，截面采用ENDF/B2V。MCNP-4.2：1991年3月由ORNL的RSIC写成，程序有较大改进，增加了基于Sandia国家实验室的ITS(IntegratedTigerSeries)-连续能量电子输运包，将其编入MCNP程序，专用于UNIX系统，从此MCNP程序成为中子/光子/电子耦合输运程序。MCNP-4A：1993年诞生，仍为UNIX系统，开始引入PVM并行，适合共享存储并行计算机，截面为ENDF/B2V。MCNP-4B：1997年3月正式推出，有PC版(需要LAHEY编译系统支持)，UNIX

5、版，采用ENDF/B2VI截面库和彩色图形系统，仍采用PVM并行编程。MCNP-4B2：为MCNP-4B的升级版，其支持FORTRAN-90系统。MCNP-4C：2000正式推出，在MCNP-4B基础上增加共振自屏、瞬发α本征值、微扰和多群伴随中子输运计算等处理，采用F90编译器，工作站版本支持PVM和SMPP并行。MCNP-5：2003年推出。在这个版本中，完成了从FORTRAN-77到FORTRAN-90的重新组织，支持以前的MCNP-4C2/4C3全部功能，同时在提高图形显示，易安装性以及更好的在线文档方面有较大改善。另外，在MCNP系列版本中，出现MCNPX版本，该版本程序仍

6、为该实验室研制，并由其负责维护和更新。MCNPX开始于1994年，作为MCNP-4B和LAHET-2.8的代码整合项目，并第1次在1999年对外发布，版本为2.1.5。2002年,MCNPX升级为MCNP-4C，其变化包括支持FORTRAN-90系统，加强了12种新特性，并作为2.4.0版本对外发布。自从2002年开始，MCNPX测试组向全球300个机构中的1400多名用户进行公开测试，在加入了数10个新特性后作为2.5.0版对外发布。MCNPX现在已经成为世界上使用最为广泛的粒子输运程序之一[7]。3.3MCNP-3B/PC的输入文件表3.1MCNP输入数据物理量的单位物理量单位物

7、理量单位长度cm能量MeV时间刹（）温度MeV原子密度个原子/质量密度g/截面巴（bar）3.3.1初始运行的输入文件这一文件用于建立一个蒙特卡罗计算问题，对问题的几何结构、材料、计数要求等等给以描述，如果需要，便可直接运行。该文件按书写顺序包括如下内容：信息块卡该项是选择性的；可有可无。（空行分隔）标题卡栅元描述卡（空行分隔）曲面描述卡（空行分隔）数据卡（空行分隔）其它卡选择项其中的标题卡不可省去，它限于一行，且占用1－80列，它作为MCNP各部分输出表