[发明专利]一种基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法

权利要求书

1.一种基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法，其特征是：

(1)用3dsMax软件根据确定的核设施参数构建模型，并将文件保存为3DS格式；

(2)导入3DS核设施模型文件，获得模型参数；

(3)用八叉树法将3dsMax核设施模型分解为体素，具体包括：

1)根据模型参数构建包围盒，包围盒为正方体，其边长为整数，设定最小体素边长a＝0.1m，八叉树的最大递归深度为n，初始时将模型所有顶点坐标相加除以顶点个数，获得包围盒中心点坐标，遍历所有顶点，获取与中心点在x、y、z轴方向上的最大距离，并选取其中最大值的2倍为包围盒的拟定边长L，根据条件0.1×2^n-1L≤0.1×2ⁿ，解得最大递归深度n，并获得包围盒的边长2ⁿ，将包围盒设定为根立方体，递归深度为0；

2)定义体素类COctree，用于记录模型的体素信息；

3)以构成3dsMax模型表面的每个三角形为基本单位，获得每个三角形的顶点和中点坐标；

4)将立方体均分为八等份，并将立方体所装的三角形点元素全部分担给八个子立方体，第一个子立方体的序号i为0；

5)递归深度加1，读入子立方体i；

7)如果i小于8，判断分配到子立方体i的点元素数量是否为零，如果为零，则递归深度减1，子立方体i的标示符为false，i加1，重复步骤5)；如果不为零，则判断是否达到最大递归深度，如果达到最大递归深度，则递归深度减1，子立方体标示符为true，i加1，重复步骤5)，否则重复步骤4)；

8)如果i不小于8，判断递归深度是否大于1，如果递归深度大于1，则递归深度减1，读入下一个子立方体，重复步骤4)；如果递归深度小于等于1，结束；

(4)将确定的体素参数与材质信息写成输入卡；

输入卡由6部分组成，包括曲面卡、基本体数据卡、材料数据卡、区域卡、放射源卡以及探测点卡；

(5)将输入卡导入到点核积分程序内；

(6)计算累积因子；

(7)计算伽马射线在辐射场中的平均自由程；

(8)利用SQLite数据库引擎建立通量率-剂量率转换因子、各化学元素与材料的质量衰减因子以及单层累积因子数据库；

(9)运用布尔连接运算符对箱体进行组合运算，构造复杂的辐射场几何结构；

(10)用点核积分方法计算三维辐射场剂量，具体包括：

设核反应堆以及其他放射源由一系列离散的各向同性点源组成，并且通过对各离散点核的贡献求和来获取放射源在探测点总的辐射效应，在点核积分方法的几何模型中，各点核在探测点的剂量值为

式中，r_p与r_d分别为点核与探测点的位置；E为光子能量；C(E)为伽马光子辐射效应转换因子；S(E)是点核源项强度；B(E,t(E))是累积因子；t(E)是伽马光子从点源到探测点穿过所有屏蔽材料的平均自由程，计算公式为

式中，i为伽马射线穿过的空间区域编号；ρ_i为空间区域i的材料密度；μ_i(E)/ρ为在光子能量为E时，空间区域i的材料的质量减弱系数；d_i为伽马射线在区域i中的几何距离；

将探测点的剂量值在整个源项体积与整个能谱内积分，计算出探测点总的剂量值；积分公式为

2.根据权利要求1所述的基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法，其特征是：3DS核设施模型文件由许多块组成，每个块首先描述其信息类别；块的前两项信息分别是：块的ID和块的长度，块的ID作为块的标示，块的长度表示下一个块相对于该块起始位置的偏移字节数；3DS文件最开始出现的主块是基本块，它包含了整个文件；3D编辑程序块ED—IT3DS定义物体的形体数据，块中包含了一个物体描述子块EDIT_OBJECT，其下有三角形列表子块OBJ_TRIMESH；OBJ_TRIMESH包括了体素化程序所需的模型表面信息。

3.根据权利要求1或2所述的基于3dsMax的核设施模型辐射场剂量仿真方法，其特征是所述计算累积因子具体包括：采用ANSI/ANS-6.4.3数据库以及G-P拟合公式计算单层累积因子，采用经验公式计算双层或多层材料累积因子。