[發(fā)明專利]一種X/γ射線防護材料防護效率的預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011574308.9
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN114692474A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙曉明;李衛(wèi)斌;徐雨來
• 申請（專利權(quán)）人: 趙曉明;李衛(wèi)斌;徐雨來;隗巍
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F113/26
• 代理公司: 北京知匯林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11794
• 代理人: 董濤

本發(fā)明公開了一種X/γ射線防護材料防護效率的預(yù)測方法。該方法基于被預(yù)測材料的幾何結(jié)構(gòu)及物理屬性，建立與之對應(yīng)的仿真模型，在此基礎(chǔ)上，設(shè)置與實測環(huán)境相同或盡量相近的輻射環(huán)境，研究光子在材料中的輸運過程，預(yù)測材料的X/γ射線防護性能。本發(fā)明為X/γ射線防護材料的防護性能預(yù)測提供了創(chuàng)新解決思路，可以節(jié)省實驗方法制備樣品所需的物料及時間，縮短產(chǎn)品研發(fā)流程，提高效率；適用于任何具有幾何結(jié)構(gòu)的防護材料的防護效率預(yù)測，操作簡單，適用范圍廣；對X/γ射線防護材料的開發(fā)、性能評估具有積極的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輻射防護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種X/γ射線防護材料防護效率的預(yù)測方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會正處于快速發(fā)展期，能源是促進發(fā)展的基本需求，在核技術(shù)開發(fā)利用過程中的安全問題和放射性污染防治問題十分重要，核輻射會引起人類遺傳變異、放射病，甚至?xí)?dǎo)致死亡。

在當(dāng)前核應(yīng)急及抗核打擊防護的需求下，防護材料的開發(fā)顯得尤為重要，凡應(yīng)用核能技術(shù)和從事電離輻射研究的單位或項目，必須重視由此帶來的輻射安全和防護問題。因此，面對民用及軍工輻射防護裝備的重大需求，開發(fā)低毒、環(huán)保、高效、輕質(zhì)、易加工的核防護材料具有重要的意義和廣泛的應(yīng)用前景。

在進行防護材料的設(shè)計開發(fā)時，需要獲取材料對X/γ射線的屏蔽性能參數(shù)，這些參數(shù)一般通過實驗測試或者計算機模擬得到。然而實驗方法受限于實驗室的條件參數(shù)，且高輻射劑量時的測試成本較高。使用實驗方法進行探索時，往往需要投入大量的時間和精力去制備樣品，且實驗過程中存在一定誤差，為了保證數(shù)據(jù)的準確性，需要進行多次重復(fù)實驗，周期較長。

隨著輻射防護技術(shù)的發(fā)展，人們開始使用數(shù)值解析方法、蒙特卡羅(MC)方法等輻射防護模擬計算方法來研究射線在一些物質(zhì)中的衰減規(guī)律，但用在防護材防護效率的預(yù)測方面的報道較少。基于蒙特卡羅方法的核模擬軟件可以對材料的屏蔽參數(shù)進行模擬計算，既可節(jié)省實驗探索過程中制備樣品所需的物質(zhì)和時間成本，又能迅速建立篩選材料的方案，提高工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供了一種X/γ射線防護材料防護效率的預(yù)測方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的X/γ射線防護材料防護效率的預(yù)測方法，是使用蒙特卡羅核模擬軟件模擬X/γ光子在防護材料中的輸運過程，計算透過防護材料的光子數(shù)，再通過計算得到材料的防護效率。

本發(fā)明中所述的預(yù)測方法適用于包括紡織纖維材料、織物涂層材料、柔性復(fù)合材料、樹脂復(fù)合材料、橡膠復(fù)合材料、金屬及合金材料在內(nèi)的任意具有幾何結(jié)構(gòu)的防護材料。

本發(fā)明中，所述的X/γ光子在防護材料中的輸運過程包括光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對效應(yīng)中的一種或多種。

本發(fā)明中，所述的防護效率用屏蔽率來表示，計算公式為：

其中：η為屏蔽率，N₀為未放置防護材料時的光子數(shù)，N₁為放置防護材料后穿過防護材料的光子數(shù)。

本發(fā)明中，所述的預(yù)測方法包括以下步驟：

(1)幾何建模；

(2)材料建模；

(3)源建模；

(4)探測器建模；

(5)計數(shù)建模；

(6)粒子輸運過程建模；

(7)光子輸運計算；

(8)計算光子數(shù)并計算防護效率。

步驟(1)中所述的幾何建模是指在蒙特卡羅核模擬軟件中根據(jù)要預(yù)測的防護材料的幾何參數(shù)建立幾何模型，或在其他具有幾何建模功能的軟件中完成幾何模型的建立然后再導(dǎo)入到蒙特卡羅核模擬軟件中，從外部導(dǎo)入的幾何模型的格式為FDS、SAT、SAB、STP、STEP中的一種。