(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210769052.X (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 西安核创能源科技有限公司 地址 710077 陕西省西安市高新区锦业路 69号创新商务公寓2号楼1 1302室 (72)发明人 徐嘉隆　郑琪　梁亮　黄星　 谭景烋　巨佳龙　 (74)专利代理 机构 北京市诚辉律师事务所 11430 专利代理师 朱伟军 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种核反应堆退役方案的数值仿真方法和 系统 (57)摘要 本发明提出一种核反应堆退役方案的数值 仿真方法和系统。 该方法包括： 建立三维模型； 对 于每一个part 的属性进行编辑； 在外部边界内， 所有未建立part的区域自动填充part； 将整个区 域自动划分为密铺的正立方体网格； 基于自动划 分的网格所继承的渲染颜色对其展示； 基于网格 进行辐射场计算； 计算得到辐射场数据， 实现辐 射场可视化； 根据辐射场、 人体模型、 行进路径和 时间等参数进行辐射剂量计算， 得到辐射剂量随 时间、 空间变化的数据； 移除一个part； 循环执行 以上步骤， 直至三维模型被全部移除， 形成完整 的退役方案。 本发明解决了 现有系统中不能反映 真实世界中的辐射场变化， 以及现有模型对应纠 错过程中人力、 时间成本过大的问题。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115114825 A 2022.09.27 CN 115114825 A 1.一种核反应堆退 役方案的数值仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)对核退役场景建立可视化的三维模型， 三维模型是由多个互不重叠的独立几何体 part构成， 同时建立整个三维模型的外 部边界； 2)对于每一个part的属性进行编辑， 属性具有三层的结构化数据结构， 将对每个part 的属性予以赋值； 3)在外部边界内， 所有未建立par t的区域自动填充par t； 4)基于三维模型的外部边界， 将整个区域自动划分为密铺的正立方体网格， 网格边长 可以编辑， 每 个网格单 元含有与par t相同的属性数据结构； 5)基于自动划分的网格继承part的渲染颜色属性， 通过该属性进行基于网格的可视化 展示； 同时， 用户可以通过编辑模块 合并多个相邻的网格或拆分单个网格； 6)基于网格进行辐射场计算， 该计算利用粒子输运方程求解技术和源项求解技术， 其 中粒子输运方程 求解技术包含点核积分方法或离 散纵坐标 方法或蒙特卡罗方法； 7)计算执行完成后， 得到辐射场数据， 将网格辐射通量值在三维空间进行渲染展示， 得 到辐射场云图， 辐射场云图和三维模型 可共同展示， 实现辐射场可视化； 8)根据人体基本参数建立简化人体模型， 对行进路径和时间相关参数进行编辑， 利用 根据辐射场、 人体模型、 行进路径和时间参数进行辐射剂量计算， 得到辐射剂量随时间、 空 间变化的数据； 9)添加、 移除、 移动、 拆分三维模型中的一个par t； 10)循环执行步骤1)至步骤9)， 直至整个三维模型被全部移除， 即代表形成了一个完整 的退役方案。 2.根据权利要求1所述的一种核反应堆退 役方案的数值仿真方法， 其特 征在于： 所述步骤4)中， 自动划分出的网格分为两类， 第一类为仅与 一个part重叠的网格， 该类 网格的属性继承与其重叠的part； 第二类为与一个以上的part重叠的网格， 即网格中出现 了多个part的交界面， 该网格的属性继承在该网格中所占体积最大的part的属性； 除此之 外， 网格还有一个额外的辐射 通量值属性。 3.根据权利要求1或2所述的一种核反应堆退 役方案的数值仿真方法， 其特 征在于： 所述步骤6)中， 点核积分的粒子输运方法适合快速计算复杂几何空间辐射场问题， 对 辐射源项 进行空间和能量离 散使其成为 点源， 空间中某一 点位置受点源辐射的注量 率为： 其中， S(r',E)为位置r'能量E处的源强， x为光学距离， B(E,x)为光学距离x处能量为E 下的累积因子， 光学距离的计算方法为： 其中， N为射线穿过材料的总数目， μi为第i种材料的线性衰减系数， ti为射线在第i种材 料中穿越的距离 。 4.根据权利要求1或2所述的一种核反应堆退 役方案的数值仿真方法， 其特 征在于： 所述步骤6)中， 离散纵标法的粒子输运方法适合较快速较精确的计算辐射场问题， 该权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115114825 A 2方法通过把粒子通量的角度分布按照一套求积组对应的离散方向进行离散化， 构 造离散的 代数方程组进行求 解， 离散方法如下： 其中， φg(r)为位置r能群g处的标通量， φg(r,Ω)为位置r能群g处方向为Ω的角通量， wm为第m个离 散方向Ωm对应的求积组权 重。 5.根据权利要求1或2所述的一种核反应堆退 役方案的数值仿真方法， 其特 征在于： 步骤6)中， 蒙特卡罗方法适合复杂几何的精确辐射场计算， 该方法模拟粒子在介质中 的输运过程， 通过统计 计数的方法获得辐射场分布， 抽样计算方法如下： 其中S(r,Ω,E)为相空间(r,Ω,E)处的源强， 通过源项定义可以进行抽样， K(r',Ω', E'→r,Ω,E)为迁移算符， 通过抽样粒子的输运和碰撞可以获得， Q(r,Ω,E)为相空间处的 发射密度， 由发射密度即可获得通 量值： 其中， τ(r,r ‑lΩ,E)为能量E处， r ‑lΩ到r处的光学厚度， 积分过程也通过抽样统计进 行计算。 6.根据权利要求1或2所述的一种核反应堆退 役方案的数值仿真方法， 其特 征在于： 所述步骤7)中， 辐射场云图透明度可以进行设置， 可任意设置平面对辐射场云图进行 切片， 以查看辐射场的某一平面的辐射通量分布， 辐射场分布的数据格式采用通用vtk格 式， 使用VisIt软件可进行三维可视化展示。 7.一种用于产生核反应堆退 役方案的数值仿真系统， 其特 征在于， 包括： 三维建模模块， 用于建立可视化的三维模型， 三维模型包括外部边界以及多个互不重 叠的独立几何体par t； part属性编辑模块， 用于对建立的三维模型中的par t的属性进行编辑； part自动填充模块， 用于对在外 部边界内所有未建立par t的区域自动填充par t； 网格自动划分模块， 用于基于三维模型的外部边界， 将整个区域自动划分为密铺的正 立方体网格， 每 个网格单 元含有与par t相同的“属性”数据结构； 网格可视化与编辑模块， 基于自动划分的网格继承part的渲染颜色属性， 通过该属性 进行基于网格的可视化展示； 同时， 用于实现合并多个相邻的网格或拆分单个网格； 辐射场计算模块， 用于对网格可视化与编辑模块产生的网格进行辐射场计算； 辐射场可视化模块， 用于实现网格辐射通量值在三维空间的渲染展示， 即辐射场云图， 辐射场云图和三维模型 可共同展示； 人体路径模拟与辐射剂量计算模块， 用于根据人体基本参数建立简化人体模型， 对行 进路径和时间相关参数进 行编辑， 利用辐射场、 人体模型、 行进路径和时间参数进 行辐射剂 量计算， 得到辐射剂量随时间、 空间变化的数据。 8.根据权利要求7所述的一种用于产生核反应堆退役方案的数值仿真系统， 其特征在权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115114825 A 3