1、第五章 蒙特卡羅方法應用軟件介紹蒙特卡羅方法應用軟件蒙特卡羅方法應用軟件特點常用的通用蒙特卡羅程序簡介第五章 蒙特卡羅方法應用程序介紹 建立完善的通用蒙特卡羅程序可以避免大量的重復性工作，并且可以在程序的基礎上，開展對于蒙特卡羅方法技巧的研究以及對于計算結果的改進和修正的研究，而這些研究成果反過來又可以進一步完善蒙特卡羅程序。1. 蒙特卡羅方法應用軟件 發(fā)展蒙特卡羅方法與發(fā)展其應用軟件兩者之間的關系 ： 相輔相成 同等重要1. 蒙特卡羅方法應用軟件建立與發(fā)展蒙特卡羅方法應用軟件的好處 ：（1）減少重復工作。 對于解決一般的蒙卡計算問題，不必每次都去專門編制程序和制作參數，只要調用這些程序即可達

2、到目的，避免大量的重復性工作。1. 蒙特卡羅方法應用軟件建立與發(fā)展蒙特卡羅方法應用軟件的好處 ：（2）有利于對側重點的研究。 對于蒙特卡羅方法技巧的研究，也可以在這些蒙卡應用軟件的基礎上進行，而只需改動相應的子程序即可。重復性的、工作量又很大的幾何、碰撞、參數和輸入輸出部分都可以方便地調用，從而節(jié)省時間、精力。2. 蒙特卡羅方法應用軟件的特點通用蒙特卡羅應用軟件通常具有以下特點：具有靈活的幾何處理能力參數通用化，使用方便元素和介質材料數據齊全能量范圍廣，功能強，輸出量靈活全面含有簡單可靠又能普遍適用的抽樣技巧具有較強的繪圖功能2. 蒙特卡羅方法應用軟件的特點（1）具有靈活的幾何處理能力 蒙特卡

3、羅方法較其它數值方法的最大優(yōu)點之一，是處理復雜的幾何問題方便、靈活，并且不因幾何維數的增多而增加更多的計算時間。 因此，通用蒙特卡羅方法應用軟件中都盡可能地提高和完善幾何處理能力，以適應各種復雜幾何條件下的計算。2. 蒙特卡羅方法應用軟件的特點（2）參數通用化，使用方便 截面(參數)按能量分點的多少對計算時間沒有多大影響，而其他數值方法卻是對此非常敏感。利用這一優(yōu)點，一般的通用蒙特卡羅程序對截面的處理都相當精細。（3）元素和介質材料數據齊全 所用的元素和介質材料十分齊全，對于一般的科學研究和工程設計的需要都能滿足。2. 蒙特卡羅方法應用軟件的特點（4）能量范圍廣，功能強，輸出量靈活全面 一般中

4、子能量可從10-6，10-9MeV到20MeV。光子能量可在keV到GeV數量級范圍。電子能量也可在keV到GeV數量級范圍。 程序中包含各種類型的記錄，輸出量齊全，如點通量、面通量、體通量、能量通量、徑跡長度記數、各種微分量記數，各種反應率、能量、沉積、劑量等，都可以選擇輸出。2. 蒙特卡羅方法應用軟件的特點（5）含有簡單可靠又能普遍適用的抽樣技巧 作為通用程序，包含有若干種成熟的、適應性較強的和經過檢驗是有效的技巧。（6）具有較強的繪圖功能 軟件本身具有較強的繪圖功能。 計算結果以繪圖形式給出，可一目了然。常用的通用蒙特卡羅程序簡介MORSE 較早開發(fā)的通用蒙特卡羅程序，可以解決中子、光子

5、、中子-光子的聯合輸運問題。 采用組合幾何結構，使用群截面數據，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，指數變換技巧，統計估計技巧和能量偏移抽樣等。 程序提供用戶程序，用戶可根據需要編寫源分布以及記錄程序。EGS 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 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 MCNP是美國Los Al

6、amos國家實驗室開發(fā)的大型多功能通用蒙特卡羅軟件，可計算中子、光子和電子的聯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。 采用獨特的曲面組合幾何結構，使用點截面數據，程序通用性較強。與其它軟件相比，MCNP的減方差技巧多而全。 MCNP的最新發(fā)展，MCNP64) GEANT4 Geant4(GEometry ANd Tracking，幾何和跟蹤)是由CERN(歐洲核子研究組織)基于C+面向對象技術開發(fā)的蒙特卡羅應用軟件包，用于模擬粒子在物質中輸運的物理過程。 相對于MCNP、EGS等商業(yè)軟件，它的主要優(yōu)點：源代碼完全開放，用戶可以根據實際需要更改、擴充Geant4程序。 目前，Geant4已經廣泛應用于核物理、核技術、空間物理、醫(yī)學研究等領域。5) FLUKA FLUKA是一個通用的蒙卡粒子輸運工具，可以運行在Linux和UNIX系統下。 其應用范圍包括：質子、電子加速器屏蔽設計，量熱計，活化，計量學，探測器設計，宇宙射線，中微子物理，還有放射治療等。 在持續(xù)的開發(fā)過程中，FLUKA不斷添加和改進各種物理過程。5) FLUKA 優(yōu)先采用微觀模型，各種物理過程嚴格遵守各種守恒律。約60種不同的粒子可以使用FLUKA進行模擬，包括: 從1 keV 到幾千TeV的光子和電子， 任意能量的介子， 20TeV以下的