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使用FENDL3.1d数据库

简介

FENDL3.1d (Fusion Evaluated Nuclear Data Library Ver.3.1d)数据库是聚变中子学计算时使用的核数据库,于2018年1月24日发布。在3.1版本之前,FENDL系列数据库还有2.1版,3.0版等我也都用过。我用它们来进行中子和光子输运计算。

2.1版的数据库存在缺点:核素种类不够丰富。有时候部分核素2.1库里面没有,需要换用其他库。

3.0版的数据库也存在缺点:K39这个核素的数据库有问题,计算会导致模拟出错终止。

不过好在FENDL3.1c版本的时候就对K39这个核素的问题进行了修复。

经过了bug修复和一些核素数据库的更新之后,相信3.1d版本的数据库能够表现更好。

MCNP添加FENDL3.1d版本核数据库

FENDL3.1d版本核数据库包含中子,光子,质子及氘核等多种数据库,每种又有不同的格式。这里仅列出MCNP使用的ace格式的中子数据库的添加方法。

给MCNP添加FENDL3.1d中子数据库的方法有以下几步:

  • 官网下载中子ace格式数据库
  • 解压压缩文件至MCNP数据库文件夹下(有xsdir的那个文件夹)
  • 添加核素索引至xsdir
  • 测试验证数据库是否被正确读取

解压数据库文件

下载到的数据库压缩包名为fendl31d-neutron-ace.zip。将其解压后内容如下:

  • fendl31d_ACE: 文件夹。内含181个数据库文件,总大小2.5G。这就是数据库主体了。
  • fendl31d_ACE_Linux.xsd: 文件。顾名思义,是fendl3.1d ace版数据库在Linux版本下的路径索引(xsd, cross section directory)
  • fendl31d_ACE_Windows.xsd: 文件。fendl3.1d ace版数据库在Windows版本下的路径索引

将fendl31d_ACE这个文件夹放到MCNP数据库所在位置(与xsdir文件相同)。

备注:不需要将文件夹里面的文件拷贝出来,而是将文件夹整个放到那个位置

添加核素索引

虽然把数据库文件放到了指定文件夹,但现在MCNP还找不到这些数据库文件。因为MCNP在运行的时候是通过xsdir (cross section directory)这个文件来找数据库文件的。这个xsdir内指定了各个数据库文件的路径。

打开xsdir文件,这个文件主要由两部分组成:

  • atomic weight ratios: 记录了各个元素的不同核素的相对原子质量
  • directory: 记录了各个核素相应的数据库文件位置及一些参数。格式为[ZZZ][AAA].[xx][c/h/e/u/p/m/g/y/t/d] 相对原子质量 数据库文件位置 …

我们需要将FENDL3.1d数据库的各个文件位置告诉MCNP,方法就是将fendl31d_ACE_Linux.xsd或者fendl31d_ACE_Windows.xsd中的内容全部复制粘贴到xsdir文件中directory部分中即可。

备注: 同一个核素,可能有很多核数据库都包含它的数据,也就是有多个路径多个文件。MCNP在找的时候是按照其在xsdir中出现的顺序来决定读取的数据库的。比如同时有1001的1001.21c和1001.31c这两个数据库文件,如果1001.21c对应的路径出现在前面,那么MCNP就会用1001.21c对应的文件数据,而不是31c的数据库。因此,我们应该将fendl3.1d的那些31c结尾的数据库路径放在21c的前面。

验证数据库读取正确

为了确保新添加的fendl3.1数据库能够被正确读取,我们可以用一个小例子运行一下。让例子中包含K39这个核素,运行。运行完成后,打开输出文件outp,搜索19039.31c,能够找到就说明fendl3.1数据库添加成功,可以被正确读取了。

关于K39

在FENDL3.1数据库中,K39比较特殊,它有两个数据库文件:19K_03919K_039_。其中最新的文件是19K_039,打开它,我们可以看到它的更新时间是07/28/17,由TENDL-2015得到。而19K_039_则是更新于09/07/15,由TENDL-2010得到。