[發明專利]一種多目標的輻射屏蔽設計方法

在審

• 申請號: 202010699189.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111859804A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王盛;馬寶龍;杜鑫;李曉博
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種多目標的輻射屏蔽設計方法，包括以下步驟：1)在輻射粒子輸運軟件中對需要優化的屏蔽模型進行建模；2)輻射粒子輸運軟件產生數量為N的初始值QG作為優化參數代入輻射粒子輸運軟件中進行計算；3)對各目標函數的值進行評價；4)選取若干初始值；5)得新的若干個體RG；6)將步驟5)得到的新的若干個體RG作為新的初始值，再轉至步驟3)，直至滿足終止條件為止，得各目標的帕累托最優前沿，根據各目標的帕累托最優前沿進行輻射屏蔽設計，該方法能夠基于多目標優化實現輻射屏蔽的設計并提供各目標之間的權重關系，供屏蔽設計者根據實際情況權衡選擇合適的解。

技術領域

本發明屬于工程技術領域，涉及一種多目標的輻射屏蔽設計方法。

背景技術

目前，輻射屏蔽設計大多基于人為經驗法。為使得輻射屏蔽更加輕量，緊湊，安全，有些輻射屏蔽設計的研究中引用了優化算法。韓國人Kim和Moon(B.S.Kim and J.H.Moon,“Use of a genetic algorithm in the search for a near-optimal shieldingdesign,”Ann.Nucl.Energy,vol.37,no.2,pp.120–129,2010.)提出過一種采用遺傳算法的多層結構屏蔽設計。巴西的Tunes(M.A.Tunes,C.R.E.de Oliveira,and C.G.“Multi-objective optimization of a compact pressurized water nuclear reactorcomputational model for biological shielding design using innovativematerials,”Nucl.Eng.Des.,vol.313,pp.20–28,Mar.2017.)提出了一種基于遺傳算法和MCNP的多目標優化。但是他們兩者的優化屏蔽設計都需要通過大量的試算來進行對比，才能得到一個相對滿意的解。蔡垚等(Y.Cai,H.Hu,Z.Pan,G.Hu,and T.Zhang,“A method tooptimize the shield compact and lightweight combining the structure withcomponents together by genetic algorithm and MCNP code,”Appl.Radiat.Isot.,vol.139,pp.169–174,Sep.2018.)提出了一種多目標的設計方法，用來設計一個緊湊，輕量的屏蔽體。但是他們的方法需要提供每個子目標的權重，而在他們的研究中，沒有提出子目標權重的合理選擇。胡華四等(胡華四，張天魁，郭威，一種核輻射屏蔽材料優化設計方法，2012-09-12，201210054251)提出了一種核輻射屏蔽材料優化設計方法，該方法通過優化復合材料的成分來得到最優的組分來得到屏蔽性能最好的材料。然而他們的方法僅限于屏蔽材料的優化且只能做單一目標的優化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種多目標的輻射屏蔽設計方法，該方法能夠基于多目標優化實現輻射屏蔽的設計。

為達到上述目的，本發明所述的多目標的輻射屏蔽設計方法包括以下步驟：

1)在輻射粒子輸運軟件中對需要優化的屏蔽模型進行建模，然后設定優化參數、目標函數及終止條件；

2)輻射粒子輸運軟件產生數量為N的初始值Q_G作為優化參數代入輻射粒子輸運軟件中進行計算；

3)將N個初始值Q_G代入輻射粒子輸運軟件中計算得到相應的目標函數的值，然后對各目標函數的值進行評價；

4)根據步驟3)的評價結果選取若干初始值；

5)將選取的初始值通過遺傳算法處理，得新的若干個體R_G；