反应堆控制棒是核反应堆紧急控制和功率调节所不可缺少的控制部件，控制棒价值直接关系反应堆的停堆深度。采用MCNP和ORIGEN程序对CMRR反应堆全堆芯三维详细建模计算，并分别利用落棒法、逆动态法对控制棒积分价值、微分价值进行刻度，理论与实验吻合较好。单根安全棒的积分价值约大于4%Δk/k，事故工况下卡一根安全棒的停堆深度仍然大于10%Δk/k，验证了堆芯物理设计，保障了CMRR反应堆的运行安全。

当应用MCNP程序的SDEF卡进行固定源问题的源信息描述时, 需要对源的分布进行描述, MCNP程序提供了SP卡用以指定源在各个栅元中的分布概率, SP卡中的V选项用于便利用户实现体密度方式的源强分布描述。研究发现, 该程序存在一个缺陷, 在使用SP卡V选项时可能会导致计算结果的不准确。通过构建典型算例模型, 对使用V选项和不使用该选项的计算结果进行对比分析, 可以证实该缺陷的存在, 并且能够证明可以通过其他源描述方法在具体的程序使用中规避该缺陷。

主要采用了蒙特卡罗方法对激光聚变实验装置外表面的中子和光子能谱及剂量进行模拟与分析, 引入了MCAM软件绘制激光聚变实验装置的三维模型图, 并自动转化为MCNP的输入文件, 进行了靶室屏蔽性能的蒙卡模拟, 从辐射防护的角度为屏蔽系统的建立、人员的辐射防护以及靶室材料的选择提供理论依据。通过模拟结果得出, CLAM钢作为靶室材料时, 其屏蔽中子产生的瞬发光子剂量, 在非孔道处是铝合金的1/2左右, 40 cm厚的混凝土屏蔽层对中子和光子起到了很好的屏蔽作用, 均降低了一个数量级, 另外在孔道处的中子和光子剂量, 加了混凝土的情况反而比裸靶室时高10% 左右, 建议对靶室孔道外部考虑额外的防护。

基于蒙特卡罗模拟方法，采用MCNP的多群计算程序模拟中子输运方程，并与栅元均匀化程序WIMS耦合，实现了临界-燃耗耦合计算。具体过程是：首先扩展MCNP的多群功能，将其能群扩展为69群；然后，由接口程序将WIMS程序产生69群共振、自屏宏观中子截面转化为ACE格式的多群截面；其次，将新产生的多群截面提供给MCNP，完成临界-燃耗计算；最后，利用此耦合程序进行了基准题校核计算以及实验对比。计算结果表明，此耦合程序是可靠和正确的。

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP，设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料，模拟计算了镅-铍(Am-Be)中子源产生中子对该材料的透射率; 研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响; 根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子(慢中子、中能中子、快中子)具有的不同屏蔽性能。研究发现: B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能，尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异; 但随着B4C质量分数的增大，屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。

基于MCNP程序对300#研究堆首炉堆芯进行精细建模，通过并行计算方式得到了实验临界棒位下堆芯的有效增殖因数为1.002 29，与临界值之间的相对误差为0.229%，验证了物理模型的正确性。探讨并解决了并行计算的中断与接续问题，提出了体通量计数与点探测器计数应用中的合理化建议，即对大体积空间计数时尽量使用体通量计数。计算值与实验值对比结果表明: 两者在3 MW功率水平下热中子通量密度相差4.6％，符合得较好。

半影成像具有灵敏度高的特点,该技术是未来惯性约束聚变(ICF)中子成像的主要技术路线.基于中子半影成像的基本要求,利用蒙特卡罗方法,采用偏移抽样法和面通量的体通量替代技巧,模拟中子在半影成像系统中的输运,得到2维图像,并通过图像重建程序得到重建的源区图像.利用模拟结果,对编码孔屏蔽材料的选择和外径设计进行了初步优化,最终选择5 cm厚的钨屏蔽材料,其编码孔外径为1 cm.