[发明专利]一种X/γ射线防护材料防护效率的预测方法

说明书

本发明公开了一种X/γ射线防护材料防护效率的预测方法。该方法基于被预测材料的几何结构及物理属性，建立与之对应的仿真模型，在此基础上，设置与实测环境相同或尽量相近的辐射环境，研究光子在材料中的输运过程，预测材料的X/γ射线防护性能。本发明为X/γ射线防护材料的防护性能预测提供了创新解决思路，可以节省实验方法制备样品所需的物料及时间，缩短产品研发流程，提高效率；适用于任何具有几何结构的防护材料的防护效率预测，操作简单，适用范围广；对X/γ射线防护材料的开发、性能评估具有积极的指导意义。

技术领域

本发明属于辐射防护技术领域，具体涉及一种X/γ射线防护材料防护效率的预测方法。

背景技术

当今社会正处于快速发展期，能源是促进发展的基本需求，在核技术开发利用过程中的安全问题和放射性污染防治问题十分重要，核辐射会引起人类遗传变异、放射病，甚至会导致死亡。

在当前核应急及抗核打击防护的需求下，防护材料的开发显得尤为重要，凡应用核能技术和从事电离辐射研究的单位或项目，必须重视由此带来的辐射安全和防护问题。因此，面对民用及军工辐射防护装备的重大需求，开发低毒、环保、高效、轻质、易加工的核防护材料具有重要的意义和广泛的应用前景。

在进行防护材料的设计开发时，需要获取材料对X/γ射线的屏蔽性能参数，这些参数一般通过实验测试或者计算机模拟得到。然而实验方法受限于实验室的条件参数，且高辐射剂量时的测试成本较高。使用实验方法进行探索时，往往需要投入大量的时间和精力去制备样品，且实验过程中存在一定误差，为了保证数据的准确性，需要进行多次重复实验，周期较长。

随着辐射防护技术的发展，人们开始使用数值解析方法、蒙特卡罗(MC)方法等辐射防护模拟计算方法来研究射线在一些物质中的衰减规律，但用在防护材防护效率的预测方面的报道较少。基于蒙特卡罗方法的核模拟软件可以对材料的屏蔽参数进行模拟计算，既可节省实验探索过程中制备样品所需的物质和时间成本，又能迅速建立筛选材料的方案，提高工作效率。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种X/γ射线防护材料防护效率的预测方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的X/γ射线防护材料防护效率的预测方法，是使用蒙特卡罗核模拟软件模拟X/γ光子在防护材料中的输运过程，计算透过防护材料的光子数，再通过计算得到材料的防护效率。

本发明中所述的预测方法适用于包括纺织纤维材料、织物涂层材料、柔性复合材料、树脂复合材料、橡胶复合材料、金属及合金材料在内的任意具有几何结构的防护材料。

本发明中，所述的X/γ光子在防护材料中的输运过程包括光电效应、康普顿散射、电子对效应中的一种或多种。

本发明中，所述的防护效率用屏蔽率来表示，计算公式为：

其中：η为屏蔽率，N₀为未放置防护材料时的光子数，N₁为放置防护材料后穿过防护材料的光子数。

本发明中，所述的预测方法包括以下步骤：

(1)几何建模；

(2)材料建模；

(3)源建模；

(4)探测器建模；

(5)计数建模；

(6)粒子输运过程建模；

(7)光子输运计算；

(8)计算光子数并计算防护效率。

步骤(1)中所述的几何建模是指在蒙特卡罗核模拟软件中根据要预测的防护材料的几何参数建立几何模型，或在其他具有几何建模功能的软件中完成几何模型的建立然后再导入到蒙特卡罗核模拟软件中，从外部导入的几何模型的格式为FDS、SAT、SAB、STP、STEP中的一种。