[发明专利]基于3D打印和蒙塔卡洛的管道辐射热点屏蔽装置制作方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印和蒙塔卡洛的管道辐射热点屏蔽装置制作方法，其包括以下步骤：S1、辐射热点管道模型建立，其包括辐射热点管道周围模型建立和需屏蔽管道模型建立两部分；S2、屏蔽体厚度设计；S3、屏蔽体空心外壳设计加工；S4、屏蔽填充物质选取设计；本方案中的上述管道辐射热点屏蔽装置制作方法其制作而成的辐射防护装置，可以对复杂环境中特殊形状的管道辐射热点形成契合有效的屏蔽防护，安装简单快速，无效屏蔽质量小、使用范围广，可以有效解决核电站中复杂辐射热点的屏蔽防护问题。

技术领域

本发明涉及辐射防护技术领域，具体涉及一种基于3D打印和蒙塔卡洛的管道辐射热点屏蔽装置制作方法。

背景技术

Monte Carlo(蒙塔卡洛)方法亦称随机模拟方法，也称作随机抽样技术或统计实验方法，其基本思想是：为了求解工程问题，建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题的解；然后通过对模型或过程的观察和抽样实验来求解所求参数。常用的基于蒙特卡洛方法的辐射屏蔽计算软件有MCNP、GEANT4、EGS等常用软件。

3D打印技术是快速成型技术的一种，以数字模型文件为基础，运用金属粉末或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术可以快速构建复杂管道中需要屏蔽的辐射热点处的模型，为特殊形状和难以测绘处管道辐射热点的屏蔽提供了解决办法。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于3D打印和蒙塔卡洛的管道辐射热点屏蔽装置制作方法，该管道辐射热点屏蔽装置制作方法其制作完成的辐射热点屏蔽装置其可以对复杂环境中特殊形状的管道辐射热点形成契合有效的屏蔽保护，可以有效解决核电站中复杂管道的辐射防护问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于3D打印和蒙塔卡洛的管道辐射热点屏蔽装置制作方法，包括以下步骤：S1、辐射热点管道模型建立，其包括辐射热点管道周围模型建立和需屏蔽管道模型建立两部分；S2、屏蔽体厚度设计；S3、屏蔽体空心外壳设计加工，基于上述步骤S1中的需屏蔽管道和周围环境几何模型，并根据上述步骤S2中屏蔽模型计算得到的屏蔽体厚度尺寸，设计便于安装的屏蔽体空心外壳模型；S4、屏蔽填充物质选取设计。

进一步，在上述步骤S1中，需屏蔽管道模型建立和周围环境模型建立可通过制图软件建模或3D扫描建模。

进一步，在上述步骤S2中，屏蔽体厚度设计包括以下步骤：1)、通过探测器，测量得到辐射热点处的射线种类和能注量消息；2)、通过蒙特卡洛软件模拟计算选用不同厚度和材料的屏蔽体时，射线的衰减情况和衰减后能谱，计算结果通过电核积分和半径值厚度估计两种方法进行核算；3)、通过转化系数将屏蔽后能注量谱换算成剂量信息，并与剂量限值比对；4)、优化屏蔽体几何尺寸和材料，使辐射热点处经屏蔽后的周围剂量率在低于剂量限值的前提下，满足复杂管道周围环境对装置安装的几何限值，并可以快速的安装在管道辐射热点处。

进一步，在上述步骤S4中，屏蔽填充物质的选取设计主要考虑的因素包括屏蔽物质材料的选取、屏蔽物质颗粒尺寸设计和屏蔽物质颗粒表面处理，其中屏蔽物质材料的选取主要取决于辐射热点处屏蔽性能要求、辐射热点周围安装尺寸要求以及生产成本；屏蔽物质颗粒尺寸的设计主要基于堆积密度的模拟计算，其中根据级配颗粒堆积密度的计算模型与公式，模拟在可加工尺寸范围内级配颗粒可以达到的最大堆积密度。

与现有技术相比，本方案具有的有益技术效果为：本方案中的上述管道辐射热点屏蔽装置制作方法其制作而成的辐射防护装置，可以对复杂环境中特殊形状的管道辐射热点形成契合有效的屏蔽防护，安装简单快速，无效屏蔽质量小、使用范围广，可以有效解决核电站中复杂辐射热点的屏蔽防护问题。

附图说明

图1为本发明中管道辐射热点屏蔽装置制作方法流程示意图。

图2为本发明中辐射热点管道模型建立的流程示意图。