[发明专利]一种基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法

说明书

本发明提供的是一种基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法。用3dsMax软件根据确定的核设施参数构建模型，并将文件保存为3DS格式；导入3DS核设施模型文件，获得模型参数；用八叉树法将3dsMax核设施模型分解为体素；将确定的体素参数与材质信息写成输入卡；将输入卡导入到点核积分程序内；计算累积因子；计算伽马射线在辐射场中的平均自由程；利用SQLite数据库引擎建立通量率‑剂量率转换因子、各化学元素与材料的质量衰减因子以及单层累积因子数据库；运用布尔连接运算符对箱体进行组合运算，构造复杂的辐射场几何结构；用点核积分方法计算三维辐射场剂量。本发明能实现对有尺寸、材质与能量参数的复杂3dsMax核设施模型的辐射场剂量计算。

技术领域

本发明涉及的是一种核退役仿真方法，具体地说是一种用3dsMax对核设施辐射场剂量仿真的方法。

背景技术

核设施维修与退役是核设施生命周期的重要环节。在制定核设施维修或退役策略时，需要优化维修、退役方案以及工作人员在退役作业过程中的路径，进而降低辐射对工作人员的伤害，这就需要准确地了解核设施三维空间辐射剂量的分布情况，进行辐射仿真。在辐射仿真过程中，为获得准确的虚拟辐射场剂量计算结果，就必须对复杂模型进行辐射计算。

目前，核退役虚拟辐射场的模拟与研究大多使用国外成熟的仿真软件来完成，其中蒙特卡罗方法与点核积分方法在屏蔽设计中有着广泛的应用。点核积分方法通过引入累积因子来考虑散射光子对辐射量的影响，将辐射场中所有源项按照几何尺寸离散为点源，并将源项能谱离散为若干离散值，然后分别计算不同能量与不同点源在各个剂量点的剂量值，最后将同一剂量点的剂量值叠加计算出探测点总的剂量值。但这些软件对复杂模型的辐射场剂量计算较为简单，无法直接获得复杂3dsMax核设施模型的精确辐射场剂量。

综上所述，开发出一种准确、可靠的计算复杂3dsMax核设施模型辐射场剂量的仿真方法对核退役仿真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准确、可靠的基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)用3dsMax软件根据确定的核设施参数构建模型，并将文件保存为3DS格式；

(2)导入3DS核设施模型文件，获得模型参数；

3DS文件由许多块(chunk)组成，每个块首先描述其信息类别。块的前两项信息分别是：块的ID和块的长度。块的ID作为块的标示，块的长度表示下一个块相对于该块起始位置的偏移字节数。3DS文件最开始出现的主块是基本块，它包含了整个文件。3D编辑程序块ED—IT3DS主要定义物体的形体数据，块中包含了一个物体描述子块EDIT_OBJECT，其下有三角形列表子块OBJ_TRIMESH。OBJ_TRIMESH主要包括了体素化程序所需的模型表面信息。

(3)用八叉树法将3dsMax核设施模型分解为体素；

本发明对模型的三维网格进行体素化获得体素模型。由于真实的大型核设施多为空心的壳结构，所以算法可以简化为对模型表面的体素化，即对组成模型表面所有三角形面的体素化。由于三角形尺寸一般都小于体素尺寸，所以算法可以简化为对所有三角形顶点与中点的体素化。

(4)将确定的体素参数与材质信息写成输入卡；

输入卡由6部分组成，包括曲面卡、基本体数据卡、材料数据卡、区域卡、放射源卡以及探测点卡。

(5)将输入卡导入到点核积分程序内；

(6)计算累积因子；

本发明采用ANSI/ANS-6.4.3数据库以及G-P拟合公式计算单层累积因子，采用经验公式计算双层或多层材料累积因子。

(7)计算伽马射线在辐射场中的平均自由程；