[发明专利]一种任意形状放射源的辐射剂量仿真方法

说明书

本发明提供的是一种任意形状放射源的辐射剂量仿真方法。(1)在三维建模软件中建立物体的三维几何模型并导出，作为初始输入；(2)读取物体三维模型文件，获取物体的网格模型；(3)空间剖分；(4)采用长方体对物体模型粗近似；(5)采用三角形面片对物体模型表面精近似；(6)采样生成点核；(7)采用点核方法进行伽马辐射剂量计算。本发明没有依靠手动书写几何模型文件，依靠虚拟现实技术实现任意形状几何体和放射源的自动建模，而且点核生成方式采用随机采样方式，建模方法更灵活、高效，计算更简便。

技术领域

本发明涉及的是一种放射源的伽马辐射剂量仿真方法。具体地说是一种可以对核设施退役过程中产生的任意形状几何体和放射源进行伽马辐射计算和仿真的方法。

背景技术

核设施退役是核设施全寿命周期管理中的最后一个重要环节。由于核设施在役运行过程中，设备本身受中子活化或放射性核素污染，核设施退役的施工环境具有较强放射性，且系统组成结构复杂，包括一、二回路和相应的辅助系统，这给退役施工带来了很大的难度。核设施退役过程中的危害主要源自于伽马辐射的存在，为了保证核设施退役过程中人员的辐照安全性，减少退役施工过程的放射性对施工人员、公众和环境造成的危害，需要进行ALARA(as low as reasonable achievable)分析，而辐射剂量计算是进行ALARA分析的基础，直接影响辐射方案的制定和决策。由于核设施具有高放射性、高复杂性的特点，无法利用实际场景进行人员培训以及安全分析，目前，世界上不同地区的研究者均考虑利用仿真技术进行危险环境下的分析工作，已被证明是一种安全、高效和低成本的研究方式。因而，高效、准确的辐射剂量计算仿真对人员安全分析十分重要。

目前，国际上常用的辐射剂量计算方法有蒙特卡洛方法、点核方法等，并开发了相应的辐射剂量计算软件，例如MCNP、QAD、Microshield等。但大都采用写输入文件的手动建模方式，或利用基本几何体对场景进行简化，导致较低的建模效率和辐射计算精度，尤其在设施退役过程中，会有大量切割、拆除工作，从而产生大量任意形状的几何体和放射源，并且设施结构经常发生变化，在剂量计算仿真分析过程中采用手动建模或场景简化方式将大大降低剂量评估的效率和准确性，从而影响整体方案的实施。

从上面的分析可以看出，核设施退役过程的辐射剂量计算仿真对人员安全的研究分析和退役方案的决策十分重要。然而目前研究人员通常是基于手动设计和建模的方式，设计复杂且操作不便，更没有任意形状几何和放射源的自动建模方式及辐射剂量计算仿真方法。

综上所述，开发出一套高效、可靠的针对核设施退役切割拆除过程的辐射剂量计算的仿真方法对核设施退役人员安全分析及方案设计具有重大的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵活、高效、简便的任意形状放射源的辐射剂量仿真方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)在三维建模软件中建立物体的三维几何模型并导出，作为初始输入；

(2)读取物体三维模型文件，获取物体的网格模型；

(3)空间剖分；

(4)采用长方体对物体模型粗近似；

(5)采用三角形面片对物体模型表面精近似；

(6)采样生成点核；

(7)采用点核方法进行伽马辐射剂量计算。

本发明还可以包括：

1、所述空间剖分具体包括：

1)选取大于物体的轴对齐长方体几何空间作为初始分割体，设定粗近似分割阈值和精近似分割阈值，采用二叉树方式划分几何空间，初始划分空间作为树根，每次划分以垂直于最长轴且位于最长轴中心的面作为分割面，将初始分割体平均划分为两个子体；