[发明专利]一种点核积分法与蒙特卡罗方法耦合的辐射屏蔽计算方法

摘要

本发明涉及核辐射防护技术领域，提供一种点核积分法与蒙特卡罗方法耦合的辐射屏蔽计算方法，包括建立点核积分子模型的几何部分；建立点核积分子模型的源项部分，对体源或面源进行离散处理；求解源项在点核积分子模型中的衰减；求解宽束积累因子；求解点核积分方程，得到屏蔽区域剂量率或通量密度；根据用户提供的可变参数进行迭代计算；将计算所得的所有几何信息和剂量率/通量结果进行比较，得到满足需求的最优模型；根据最优模型建立蒙特卡罗子模型；使用蒙特卡罗计算程序求解蒙特卡罗子模型；比较蒙特卡罗子模型与点核积分子模型的计算结果等步骤。本发明计算方法可在进行迭代计算时评估计算正确性，提高计算精度，并能获得较高的计算效率。

主权项

1.一种点核积分法与蒙特卡罗方法耦合的辐射屏蔽计算方法，其特征在于该方法包含以下步骤：(1)建立点核积分子模型的几何部分；其中，点核积分子模型由若干个区域组成，每个区域由一种均匀材料组成，用户需给出每个区域的尺寸厚度、所用材料，并给出需迭代计算的可变参数；(2)建立点核积分子模型的源项部分，并对体源或面源进行离散处理；其中，点核积分子模型的源项部分由用户给出；对于体源或面源，利用以下公式进行空间离散：式中：代表该体源或面源在位置的等效点源总源强，j代表离散点源数，J代表离散点总数，代表离散点在位置的等效点源源强，代表离散点的权重因子；(3)求解源项在点核积分子模型中的衰减；利用以下公式求解源项在点核积分子模型材料中的衰减作用：式中：i代表点核积分子模型的第i个区域，N代表子模型的区域总数，代表离散点的等效点源到屏蔽区域的距离，μ_i(E)代表i区域所用材料的线性衰减系数；(4)若源项为点源或源项尺寸相对于几何模型可视为点源，转至步骤(6)；若源项为体源或面源，转至步骤(5)；(5)求解宽束积累因子；利用以下公式求解宽束积累因子：式中：x代表用平均自由程进行衡量的源到屏蔽区域的距离，b代表单位平均自由程的积累因子，K代表倍增因子，可用下式计算：式中：a,c,d,Xk为拟合参数，为依赖于材料和源强能量E的固定参数；(6)求解点核积分方程，得到屏蔽区域剂量率或通量密度；利用下式求解点核积分方程：式中：D代表屏蔽区域的剂量率，Djk代表能量为Ek的点源j对屏蔽区域贡献的剂量率；式中：Cjk代表能量为Ek的点源j的通量‑剂量转换因子，为仅依赖于源强能量E的固定参数；若仅需求解通量密度不需进行通量‑剂量转换，计算公式变成：通过上面两式可直接求得能量Ek在屏蔽区域的通量密度；(7)开始迭代计算，根据用户提供的可变参数，改变步骤(1)、步骤(2)的几何条件和源项条件；(8)重复步骤(3)～步骤(6)；(9)多次重复步骤(7)、步骤(8)；将计算所得的所有几何信息和剂量率/通量结果进行比较，供用户筛选得到满足需求的最优模型；(10)根据最优模型建立蒙特卡罗子模型；(11)使用蒙特卡罗计算程序求解蒙特卡罗子模型；(12)比较蒙特卡罗子模型与点核积分子模型的计算结果，若两者误差小于10％，选用其中一种子模型计算结果；两者误差大于10％，检查、比较两个子模型的差异，重复步骤(6)和步骤(11)。