[发明专利]一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法

说明书

本发明公开了一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法，属于核设施退役仿真领域。本发明包括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；读取物体三维模型文件，获取物体的网格模型；空间剖分；采用长方体对物体模型近似；物体表面的长方体与物体重合部分生成自适应点核；物体内部的长方体分割生成自适应点核；采用点核方法进行伽马辐射剂量计算。本发明采用自适应点核技术，提高计算效率，并可以根据探测点位置，通过调节点核的分布密度来满足辐射剂量计算时间与精度的需求，可以处理任意形状几何体，使剂量评估的建模、计算过程更加灵活、高效。

技术领域

本发明属于核设施退役仿真领域，具体涉及一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法。

背景技术

核设施退役拆除工作具有周期长、高辐射、高危险特点。核设施在役运行过程中，由于设备本身受中子活化或放射性核素污染，使得施工环境具有较强放射性，严重威胁作业人员的安全。核设施退役过程中的核辐射危害主要来自伽马辐射，为了保证核设施退役过程中人员的辐射安全性，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。由于放射性的存在，很难通过实际操作实验对作业过程进行分析，目前世界上不同地区的研究者均利用仿真技术进行危险环境下的分析工作，其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，但大都采用均匀离散生成点核分布的方式，并利用基本几何体对场景进行简化，导致较低的建模精度和辐射剂量计算效率，尤其在设施退役过程中，会有大量切割、拆除工作，从而产生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均匀的点核生成和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采用对放射源均匀离散生成点核的方式进行剂量计算，当采用较高点核密度时，点核数量急剧增加，可以保证计算精度，但是计算时间急剧增加；而采用较低的点核密度时，难以保证计算精度，因此使得切割操作等动态环境下的剂量评估不灵活、低效，更没有处理不规则形状几何和放射源的自适应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自适应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

本发明的目的是开发出一套针对核设施退役切割拆除过程的自适应辐射剂量计算，根据探测点位置，进行不规则形状放射源自适应点核生成，然后对所考虑区域进行辐射剂量计算的一种自适应伽马辐射剂量计算仿真方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一 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；

步骤二 读取物体三维模型文件，获取物体的网格模型；

步骤三 空间剖分：通过空间剖分利用一组轴对齐长方体对物体轮廓进行逼近，同时利用虚拟现实中的碰撞检测技术判断长方体是否与物体碰撞，如果碰撞，说明该长方体需要进一步细分，如果没有碰撞，说明该长方体位于物体内部或外部，不需要进一步细分；采用二叉树方式迭代分割每个长方体，并用碰撞检测排除不需要继续分割的长方体，直至被分割的长方体最短边达到设定的剖分阈值；