[發明專利]一種基于3dsMax的核設施模型輻射場劑量仿真方法

有效

• 申請號: 201710421231.3
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107194103B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉永闊;楊立群;彭敏俊;李夢堃;白璐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00;G06T17/20
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1.一種基于3dsMax的核設施模型輻射場劑量仿真方法，其特征是：

(1)用3dsMax軟件根據確定的核設施參數構建模型，并將文件保存為3DS格式；

(2)導入3DS核設施模型文件，獲得模型參數；

(3)用八叉樹法將3dsMax核設施模型分解為體素，具體包括：

1)根據模型參數構建包圍盒，包圍盒為正方體，其邊長為整數，設定最小體素邊長a＝0.1m，八叉樹的最大遞歸深度為n，初始時將模型所有頂點坐標相加除以頂點個數，獲得包圍盒中心點坐標，遍歷所有頂點，獲取與中心點在x、y、z軸方向上的最大距離，并選取其中最大值的2倍為包圍盒的擬定邊長L，根據條件0.1×2^n-1L≤0.1×2ⁿ，解得最大遞歸深度n，并獲得包圍盒的邊長2ⁿ，將包圍盒設定為根立方體，遞歸深度為0；

2)定義體素類COctree，用于記錄模型的體素信息；

3)以構成3dsMax模型表面的每個三角形為基本單位，獲得每個三角形的頂點和中點坐標；

4)將立方體均分為八等份，并將立方體所裝的三角形點元素全部分擔給八個子立方體，第一個子立方體的序號i為0；

5)遞歸深度加1，讀入子立方體i；

7)如果i小于8，判斷分配到子立方體i的點元素數量是否為零，如果為零，則遞歸深度減1，子立方體i的標示符為false，i加1，重復步驟5)；如果不為零，則判斷是否達到最大遞歸深度，如果達到最大遞歸深度，則遞歸深度減1，子立方體標示符為true，i加1，重復步驟5)，否則重復步驟4)；

8)如果i不小于8，判斷遞歸深度是否大于1，如果遞歸深度大于1，則遞歸深度減1，讀入下一個子立方體，重復步驟4)；如果遞歸深度小于等于1，結束；

(4)將確定的體素參數與材質信息寫成輸入卡；

輸入卡由6部分組成，包括曲面卡、基本體數據卡、材料數據卡、區域卡、放射源卡以及探測點卡；

(5)將輸入卡導入到點核積分程序內；

(6)計算累積因子；

(7)計算伽馬射線在輻射場中的平均自由程；

(8)利用SQLite數據庫引擎建立通量率-劑量率轉換因子、各化學元素與材料的質量衰減因子以及單層累積因子數據庫；

(9)運用布爾連接運算符對箱體進行組合運算，構造復雜的輻射場幾何結構；

(10)用點核積分方法計算三維輻射場劑量，具體包括：

設核反應堆以及其他放射源由一系列離散的各向同性點源組成，并且通過對各離散點核的貢獻求和來獲取放射源在探測點總的輻射效應，在點核積分方法的幾何模型中，各點核在探測點的劑量值為

式中，r_p與r_d分別為點核與探測點的位置；E為光子能量；C(E)為伽馬光子輻射效應轉換因子；S(E)是點核源項強度；B(E,t(E))是累積因子；t(E)是伽馬光子從點源到探測點穿過所有屏蔽材料的平均自由程，計算公式為

式中，i為伽馬射線穿過的空間區域編號；ρ_i為空間區域i的材料密度；μ_i(E)/ρ為在光子能量為E時，空間區域i的材料的質量減弱系數；d_i為伽馬射線在區域i中的幾何距離；

將探測點的劑量值在整個源項體積與整個能譜內積分，計算出探測點總的劑量值；積分公式為

2.根據權利要求1所述的基于3dsMax的核設施模型輻射場劑量仿真方法，其特征是：3DS核設施模型文件由許多塊組成，每個塊首先描述其信息類別；塊的前兩項信息分別是：塊的ID和塊的長度，塊的ID作為塊的標示，塊的長度表示下一個塊相對于該塊起始位置的偏移字節數；3DS文件最開始出現的主塊是基本塊，它包含了整個文件；3D編輯程序塊ED—IT3DS定義物體的形體數據，塊中包含了一個物體描述子塊EDIT_OBJECT，其下有三角形列表子塊OBJ_TRIMESH；OBJ_TRIMESH包括了體素化程序所需的模型表面信息。

3.根據權利要求1或2所述的基于3dsMax的核設施模型輻射場劑量仿真方法，其特征是所述計算累積因子具體包括：采用ANSI/ANS-6.4.3數據庫以及G-P擬合公式計算單層累積因子，采用經驗公式計算雙層或多層材料累積因子。