31. 随机中子动力学（仅限企业版本）¶

RMC支持中子静态系统点火概率、动态系统存活概率和中子脉冲引发时间等随机中子动力学计算模拟功能,也支持直接模拟法中子动力学计算功能。

随机中子动力学模拟时以中子链为单位，按照定义的时间步大小，模拟中子链随时间的演化特点，设定中子链自持的标准，计算统计中子的点火概率或者超临界系统的脉冲引发时间。

31.1. 随机中子动力学输入卡¶

KINETICS
Particle  FissionChain=<fission_chain_number>  TimeStep=<time_step>
          StochasticMode=<calculation_mode_option>
          [MaxPopulation=<maximum_population>]  [Batch=<batch_number>]
          [Lambda=<sponta_fission_rate>]  [Nu=<average_neutron_number>]
          [TerminateTime=<terminate_time>]  [TerminateFisRate=Terminate_fission_rate]
          [ExpFisRate=<exponential_fission_rate>]  [TargetFisRate=<target_fission_rate>]
          [InitSourceNum=<initial_neutron_number>] [PrecursorMode=<precursor_mode_option>]
          [DecayTimeStep=<decay_timestep>] [CaptureMode=<capture_mode_option>]
          [UseComb=<use_comb_method_option>] [ControlNum=<comb_control_number>]
          [FissMultiplicity=<fission_multiplicity>] [SpontaFiss=<spontaneous_fission>]
          [InitCriSrc=<initial_critical_source>] [GeoMatTimeStep=<geo_mat_time_step>]
          [PosStartTime=<start_time>] [PosEndTime=<end_time>]
TimeStep  Time=<t0 t1 t2 ... tn>  Step=<s1 s2 ... sn>
RNG       [Type = <type>] [Seed = <seed>] [Stride = <stride>]
FissMult  zaid=<nuclide_ID>  method=<number> data=<number> shift=<number>

其中，

KINETICS为随机中子动力学关键词。Particle卡定义中子链相关参数， TimeStep卡定义变时间步长的相关参数，RNG卡定义随机数，和临界计算模块中的随机数定义卡的使用方法相同，这里不再赘述。FissMult卡定义详细的中子裂变多重性参数设置，与固定源计算模式中的FissMult卡使用方法相同，这里不再赘述。下面分别介绍 Particle卡和TimeStep卡的使用方法。

31.1.1. Particle 选项卡¶

Particle卡指定随机中子动力学模拟时中子链的相关参数。

FissionChain指定模拟的中子链数目，需为正整数。
TimeStep中子链模拟时的时间步间隔，单位为s。
StochasticMode随机中子动力学计算模式选项，0为脉冲引发时间计算或者直接模拟法中子动力学计算模式，1为POI计算模式，2为用中子库追踪法计算POS，3为用单中子追踪法计算POS，默认为0。
MaxPopulation指定中子链模拟时的最大中子数，当中子链中的瞬发中子数超过该数目时，认为该中子链自持，停止该中子链的模拟。
Batch定义分组的数目，该卡在使用组统计法计算点火概率的不确定度时使用，默认不分组，即分组数目为1。
Lambda定义自发裂变源的裂变强度，单位为/s。
Nu定义自发裂变源的平均裂变中子数。
TerminateTime定义中子链模拟的终止时间，单位为s。
TerminateFisRate定义中子链模拟终止的裂变反应率，单位为/s。
ExpFisRate定义中子链模拟时开始指数增长的裂变反应率，超过该裂变率认为中子链已进入显著的指数增长阶段。
TargetFisRate定义中子链模拟时的外推目标裂变反应率，在静态超临界系统中，可以根据定义的ExpFisRate和TargetFisRate指数外推出中子链裂变率达到TargetFisRate的时间。
InitSourceNum定义初始中子源数量，在直接模拟法中子动力学计算模式中使用。
PrecursorMode缓发中子先驱核衰变模式，0为先驱核直接模拟(常用于脉冲引发时间计算模式)，1为先驱核强制衰变(常用于直接模拟法中子动力学计算模式)，默认为0。
DecayTimeStep缓发中子先驱核强制衰变的时间步(即每隔该时间步强制衰变一次)，默认为1ms，仅在先驱核强制衰变模式时有效。
CaptureMode处理辐射俘获反应的两种模式，0为直接模拟吸收，杀死粒子，1为隐伏获，默认为0。
UseComb是否开启梳子法，0为关闭，1为开启，默认为0。
ControlNum梳子法调整后的粒子数，仅在开启梳子法后有效，默认为10000。
FissMultiplicity是否开启裂变多重性，0为关闭，1为开启，默认为1。
SpontaFiss是否开启自发裂变，0为关闭，1为开启，默认为1。
InitCriSrc是否存在初始临界源(需要由准静态S模式计算，生成后缀为”.KineticsInitSource”的源文件)，0为不存在，1为存在，默认为0。若存在，则初始源分布由给定文件确定，常用于直接模拟法中子动力学计算模式。
GeoMatTimeStep定义几何、材料变化的时间步（POS中应用）。
PosStartTime定义POS计算的起始时间。
PosEndTime定义POS计算的结束时间。

31.1.2. TimeStep 选项卡¶

TimeStep卡指定随机中子动力学模拟时动态时间步长的相关参数，用于动态系统（几何或材料随时间变化）。

Time指定时间区间边界，单位为s。
TimeStep每个时间区间内的时间步长，数目比时间区间边界的数目少1，单位为s。

31.2. 随机中子动力学模块输入示例¶

中子静态系统点火概率计算使用示例

KINETICS
Particle  StochasticMode=1 FissionChain=1000 TimeStep=1e-9  MaxPopulation=1000 Batch=10

该示例定义了中子静态系统点火概率的计算参数，计算模式为POI，模拟1000条中子链，共分成10组进行模拟和统计，模拟时的时间步大小为1纳秒（ns），每条中子链的瞬发中子数上限为1000。

中子动态系统存活概率（中子库追踪法NeutronBankTrackingMethod）计算使用示例

KINETICS
particle  FissionChain = 100000 TimeStep=10e-8  MaxPopulation=100000000 batch=20 PosStartTime=990e-8 PosEndTime=1000e-8 ControlNum=100000 GeoMatTimeStep=10e-8 StochasticMode=2

该示例定义了用中子库追踪法计算动态系统存活概率的计算参数，计算模式为POS，模拟100000条中子链，共分成20组进行模拟和统计，模拟时的时间步大小为10 sh，每条中子链的瞬发中子数上限为100000000，POS计算起始时刻为990sh，结束时刻为1000sh,梳子法阈值为100000（粒子数超过该值时启用梳子法，低于该值时关闭梳子法），几何材料变化时间步为10sh。

中子动态系统存活概率（单中子库追踪法SingleNeutronTrackingMethod）计算使用示例

KINETICS
particle  FissionChain = 100000 TimeStep=10e-8  MaxPopulation=100000000 batch=20 PosStartTime=990e-8 PosEndTime=1000e-8 GeoMatTimeStep=10e-8 StochasticMode=3

该示例定义了用单中子追踪法计算动态系统存活概率的计算参数，计算模式为POS，模拟100000条中子链，共分成20组进行模拟和统计，模拟时的时间步大小为10 sh，每条中子链的瞬发中子数上限为100000000，POS计算起始时刻为990sh，结束时刻为1000sh，几何材料变化时间步为10sh。

中子脉冲引发时间计算使用示例

KINETICS
Particle  StochasticMode=0 fissionchain=2  TimeStep=0.1  MaxPopulation=100000  lambda=200
          Nu=1  TerminateTime=300  TerminateFisRate=2.0e9  ExpFisRate=1e9
          TargetFisRate=2.7e11
TimeStep  Time=0 10  300  Step=0.1 0.5

该示例定义了中子脉冲引发时间的计算参数(未设置的参数均为默认参数设置)，计算模式为脉冲引发时间计算,模拟2条中子链，时间步为0.1s，每条中子链的最大瞬发中子数为100000，超过100000即认为中子脉冲引发成功，自发裂变源强为200次/s，每次自发裂变释放出的平均裂变中子数为1，每条中子链模拟的截止时间为300s，超过300s 则中止该中子链的模拟，每条中子链的截止裂变率为2.0e9/s，超过该裂变率自动停止该条中子链的模拟，每条中子链开始指数增长的裂变反应率为1e9/s，超过该裂变率即认为该条中子链已进入显著的指数增长阶段，中子链模拟时的外推目标裂变反应率为2.7e11/s。该算例还定义了动态时间步长，此时Particle卡中定义的时间步长失效，在0到10s 之间，时间步长为0.1s，在10s到300s之间时间步长为0.5s。

直接模拟法中子动力学计算使用示例1

Kinetics
particle  StochasticMode=0 UseComb=1 ControlNum=1000 InitSourceNum=1000 PrecursorMode=1  CaptureMode=1
          SpontaFiss=0 FissMultiplicity=0  FissionChain =10  TimeStep=0.000001
          MaxPopulation=1e12 TerminateTime=0.00001

该示例定义了直接模拟法中子动力学的计算参数，计算模式为直接模拟法中子动力学，使用梳子法，梳子法控制粒子数为1000，初始源中子数为1000，缓发中子衰变模式为强制衰变，辐射俘获模式为隐俘获，关闭自发裂变，关闭裂变多重性，模拟10条中子链，相当于分成10组进行模拟和统计，模拟时的时间步大小为0.000001s，每条中子链的中子数上限为1e12，模拟终止时间设置为0.00001s。

直接模拟法中子动力学计算使用示例2

Kinetics
particle  StochasticMode=0 UseComb=1 ControlNum=100 InitCriSrc=1 PrecursorMode=1  CaptureMode=0
          SpontaFiss=0 FissMultiplicity=0 FissionChain = 4 TimeStep=1e-7 MaxPopulation=1e12 TerminateTime=1e-6

Tally
CellTally 1 type = 1 cell = 1 time =0 1.0e-07 2.0e-07 3.0e-07 4.0e-07 5.0e-07 6.0e-07 7.0e-07 8.0e-07 9.0e-07 1.0e-06
CellTally 2 type = 2 cell = 1 time =0 1.0e-07 2.0e-07 3.0e-07 4.0e-07 5.0e-07 6.0e-07 7.0e-07 8.0e-07 9.0e-07 1.0e-06
CellTally 3 type = 3 cell = 1 time =0 1.0e-07 2.0e-07 3.0e-07 4.0e-07 5.0e-07 6.0e-07 7.0e-07 8.0e-07 9.0e-07 1.0e-06

该示例定义了直接模拟法中子动力学的计算参数，计算模式为直接模拟法中子动力学，使用梳子法，梳子法控制粒子数为100，采用初始临界源分布(需要有后缀为”.KineticsInitSource”的源文件，并放置在与可执行文件同一目录)，缓发中子衰变模式为强制衰变，辐射俘获模式为直接模拟吸收，关闭自发裂变，关闭裂变多重性，模拟4条中子链，相当于分成4组进行模拟和统计，模拟时的时间步大小为1e-7s，每条中子链的中子数上限为1e12，模拟终止时间设置为1e-6s。并设置有通量，功率，裂变反应率三个计数器，并设置有时间分箱。