[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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本發明提供的是一種基于3dsMax的核設施模型輻射場劑量仿真方法。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；導入3DS核設施模型文件，獲得模型參數；用八叉樹法將3dsMax核設施模型分解為體素；將確定的體素參數與材質信息寫成輸入卡；將輸入卡導入到點核積分程序內；計算累積因子；計算伽馬射線在輻射場中的平均自由程；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；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；用點核積分方法計算三維輻射場劑量。本發明能實現對有尺寸、材質與能量參數的復雜3dsMax核設施模型的輻射場劑量計算。

技術領域

本發明涉及的是一種核退役仿真方法，具體地說是一種用3dsMax對核設施輻射場劑量仿真的方法。

背景技術

核設施維修與退役是核設施生命周期的重要環節。在制定核設施維修或退役策略時，需要優化維修、退役方案以及工作人員在退役作業過程中的路徑，進而降低輻射對工作人員的傷害，這就需要準確地了解核設施三維空間輻射劑量的分布情況，進行輻射仿真。在輻射仿真過程中，為獲得準確的虛擬輻射場劑量計算結果，就必須對復雜模型進行輻射計算。

目前，核退役虛擬輻射場的模擬與研究大多使用國外成熟的仿真軟件來完成，其中蒙特卡羅方法與點核積分方法在屏蔽設計中有著廣泛的應用。點核積分方法通過引入累積因子來考慮散射光子對輻射量的影響，將輻射場中所有源項按照幾何尺寸離散為點源，并將源項能譜離散為若干離散值，然后分別計算不同能量與不同點源在各個劑量點的劑量值，最后將同一劑量點的劑量值疊加計算出探測點總的劑量值。但這些軟件對復雜模型的輻射場劑量計算較為簡單，無法直接獲得復雜3dsMax核設施模型的精確輻射場劑量。

綜上所述，開發出一種準確、可靠的計算復雜3dsMax核設施模型輻射場劑量的仿真方法對核退役仿真具有重大的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種準確、可靠的基于3dsMax的核設施模型輻射場劑量仿真方法。

本發明的目的是這樣實現的：

(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；

3DS文件由許多塊(chunk)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主要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主要包括了體素化程序所需的模型表面信息。

(3)用八叉樹法將3dsMax核設施模型分解為體素；

本發明對模型的三維網格進行體素化獲得體素模型。由于真實的大型核設施多為空心的殼結構，所以算法可以簡化為對模型表面的體素化，即對組成模型表面所有三角形面的體素化。由于三角形尺寸一般都小于體素尺寸，所以算法可以簡化為對所有三角形頂點與中點的體素化。

(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；

本發明采用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。

(7)計算伽馬射線在輻射場中的平均自由程；