[发明专利]一种基于辐射源离散化的核动力船舶堆舱混合辐射场计算方法

说明书

一种基于辐射源离散化的核动力船舶堆舱混合辐射场计算方法，包括如下步骤：对圆柱面辐射源、圆形面辐射源、圆环面辐射源的位置及位置权重、强度权重等分别进行离散化，并分布建立离散化的辐射源模型；对堆舱内主要大型设备进行抽象简化和物理属性的赋值，完成堆舱内主要设备的建模；对主冷却剂管道进行抽象、简化和物理属性的赋值，完成冷却剂和冷却剂管壁的建模；在堆舱内壁在堆舱内壁按堆舱屏蔽支撑结构尺度布列探测器，完成探测器的布列和建模；本发明进行基于离散化的一次屏蔽外表面源进行屏蔽模型的蒙特卡洛计算，对计算结果进行分析；具有较高的计算精度，为确定堆舱屏蔽方案、进行堆舱辐射屏蔽设计提供依据。

技术领域

本发明涉及一种属于船舶核动力辐射防护技术领域，具体涉及一种根 据反应堆一次屏蔽外表面辐射源、堆舱内主设备和管道布置进行的一次屏 蔽外表面源离散化及核动力船舶堆舱内中子及γ混合辐射场计算方法。

背景技术

为确保水面核动力船舶人员的生命健康及辐射安全、保证人员工作场所 的辐射环境处于合理可行尽量低的水平，需进行核动力辐射屏蔽的设计、 试验和验证。辐射屏蔽主要由一次屏蔽、堆舱屏蔽等组成，在船舶总体允 许的重量、空间条件下进行组合式屏蔽设计与计算，实现与船总体匹配的 最优化辐射防护目标。堆舱屏蔽重量大，占总屏蔽重量的约80％，是决定屏 蔽重量的主要因素。在进行堆舱屏蔽设计，需根根一次屏蔽外辐射源开展 中子及γ辐射场进行屏蔽计算及设计。中子及γ混合辐射场强度及分布计算是辐射屏蔽设计的关键技术之一。

由于一次屏蔽外表面辐射源分布复杂，且能量、强度及方向的不连续 性，反应堆及一次屏蔽设计部门通常给出的一次屏蔽表面源通常为典型位 置的辐射源信息，而无法提供完整的面源表达式。因此，在进行堆舱内辐 射场计算时需对一次屏蔽外表面辐射源进行离散化，建立一次屏蔽外表面 辐射源模型，开展中子及γ混合辐射场强度及分布计算。此外，堆舱内辐射场计算需要将设备阴影体、探测器等进行抽象，建立几何模型和物理参数模型。

用于辐射屏蔽设计与计算的方法包括点核积分法、离散纵标法和蒙特 卡洛方法等，其中以蒙特卡洛方法最为准确。但蒙特卡洛方法通常不能直 接用来解决工程问题，必须针对具体问题建立适当的规则进行建模和计算 分析。尤其在核动力船舶堆舱辐射屏蔽的设计计算问题中，辐射源与几何 体构型复杂，尺寸庞大，需要针对特定的问题进行合理的抽象与简化，完成模型构建和计算策略的制定，并最终实现堆舱辐射屏蔽的蒙特卡洛计算。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：针对反应堆一次屏蔽外表面辐射 源、堆舱内主设备和管道布置进行的一次屏蔽外表面源离散化及屏蔽计算 方法，以获得堆舱内的中子及γ混合辐射场分布，实现堆舱辐射屏蔽的蒙 特卡洛计算，为确定堆舱屏蔽方案、进行堆舱辐射屏蔽设计提供依据。

一种基于辐射源离散化的核动力船舶堆舱混合辐射场计算方法，包括 如下步骤：

步骤一:根据一次屏蔽外表面辐射源，对圆柱面辐射源、圆形面辐射源、 圆环面辐射源的位置及位置权重、强度权重分别进行离散化，并分布建立 离散化的辐射源模型；

步骤二:根据堆舱内主要设备、几何及材料组成，对堆舱内主要大型 设备进行抽象简化，对设备的尺寸、材料核素组成、密度物理属性赋值， 完成堆舱内主要设备的建模；

步骤三:根据堆舱内主冷却剂管道的布置形式，对主冷却剂管道进行抽 象、简化和物理属性的赋值，完成冷却剂和冷却剂管壁的建模；

步骤四:按堆舱屏蔽支撑结构尺寸布列探测器，完成堆舱内壁探测器的 布列和建模；

步骤五:进行基于离散化的一次屏蔽外表面源进行屏蔽模型的蒙特卡 洛计算，对计算结果进行分析。

进一步的，所述步骤一的离散化过程中需满足以下规则：

(1)离散化的辐射源应能表征面源的位置分布、强度等信息；