蒙特卡罗方法已广泛应用于核领域粒子输运模拟计算，而建模是其获得精确结果的关键环节。虽然已有多种中子学建模软件，但是依然需要分析人员来人工建立中子学模型，无法从根本上加速中子学建模的速度。　　 论文以“直接利用CAD工程模型”为目标，深入分析蒙特卡罗粒子输运的模拟计算过程，从几何描述方法和中子学计算要求的角度指出了CAD工程模型和中子学计算模型之间的差异，提出“预处理”的思想。首次创造性地提出了检测并修正CAD工程模型错误(如间隙和重叠)的模型智能重整算法、复杂模型分解的自动分解算法。同时针对CAD工程模型中仅含零件实体而中子学计算要求描述整个三维空间的矛盾，首次提出直接根据零件实体的描述自动生成空腔栅元定义的思想，并创造性地发展了“逻辑非自适应空腔剖分算法”和“自适应模型剖分与补集求交算法”这两种空腔的自动生成算法，实现了在模型转换的过程中直接描述空腔，避免了空腔实体的二次建模和转换。最终实现了“直接利用CAD工程模型，避免二次建模”的目的。　　 在MCAM3.0的基础上，采用最新的CAD造型核心与高效的三维显示框架技术，重新设计并实现了MCAM4。该软件已经通过ITERQA验证作为参考工具成功地在国际聚变研究领域得到推广和应用。以本文研究成果为基础实现的预处理功能模块已经应用于FDS团队的多个中子学自动建模程序(MCAM，SNAM，RCAM)，达到了直接利用CAD工程模型的目的。　　 论文使用ITER校验模型和EAST工程模型，对MCAM4程序进行了综合校验，验证了论文在预处理技术方面研究成果的正确性和实用性；并且利用ITER中子学基准模型检验了空腔生成算法的有效性和计算效率。