QAD-CGA辐射屏蔽程序设计及优化(3)
另一组使用分析方法的软件在计算时间上大大缩减了，可以使屏蔽设计和优化所必须的计算控制在可靠的时间内[ ]，但是计算精度有所降低。基于分析方法的辐射屏蔽设计软件包括Microshield、QAD和Mercure等。本文的研究工作就是在基于点核积分方法的屏蔽设计程序QAD上进行的。
点核积分技术常常被用来计算和处理中子和γ射线在几何空间中的穿透问题，因为它非常适合解决 中子和γ射线在 复杂几何空间 的辐射屏蔽问题。
不管是在核电站、反应堆还是核动力装置中，辐射屏蔽设计 都需要处理和计算各种类型的 基本体构成的几何空间，这些基本体在几何空间中的位置以及方位都是没有规则且复杂多样的，它们不但可以作为点 源、 面 源或体 源， 还可以作为屏蔽体[ ]。本文就采用了点核积分技术处理这种复杂的几何空间。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究
1.2.2 国内研究
1.3 课题研究意义
辐射屏蔽设计是辐射防护的重要组成部分，是各类核设施、辐射源及射线装置设计、制造和运行过程中必须考虑的非常关键的技术。虽然其理论和工具早在上世纪优尔七十年代就已经成熟，但其在实践应用中的面对的问题却层出不穷。这些问题中较为突出的一个就是既有计算机辅助辐射屏蔽设计的工具基本形成于上世纪80年代末期，严重落后于现代计算技术的迅猛发展，更难与现代核设施应用中不断强调优化、控制成本等要求相匹配，严重制约了辐射屏蔽理论和技术在现代技术背景下的应用。为了适应现代技术的发展，就需要开发一套更适用于工业发展需求的程序。
本文就将针对这一突出问题，对辐射屏蔽程序进行设计及优化。
1.4 本文的研究工作
本文研究了辐射屏蔽设计软件的扩展和优化问题。研究工作以既有辐射屏蔽设计软件工具QAD为基础，结合现代计算技术，使用点核积分方法，优化基于点核积分方法的辐射屏蔽设计软件，增强其计算能力，改善其在现代设计中的应用。
现有的QAD程序存在如下问题：
（1）、早期编写的QAD程序代码已经是七八十年代的成果，程序不完善，代码存在诸多错误，不能生成可执行文件，且编译使用FORTRAN 77语言，在非XP系统上运行非常不稳定。
（2）、基本体是由多种元素材料构成的混合物，不同的辐射源可能辐射出多条射线，总计可能有成千上百条射线，现有的QAD程序只能同时计算最多30 条γ射线的衰减。因此，在计算γ射线时，需要设计人员按照能量段计算平均能量，将众多射线用少数几条或数十条射线替代，然后输入到程序里进行辐射场计算。由分能段平均的γ射线替代辐射源发射的精细γ射线能谱，会带来一定的的计算误差。
（3）、虽然QAD-CGA程序相较于QAD-CG程序有所优化，可以同时计算所有辐射源所致辐射场，但是每次计算只能最多计算30个剂量点，这种限制不利于设计人员对于辐射场空间分布的了解。如果需要详细了解辐射场的空间分布，将在很大程度上增加设计人员的工作量，并且增加设计环节，容易出错。
（4）、源的点离散存在缺陷。点核积分法的思想核心是将体源离散成无数微小的点源，每个点源对空间辐射场的贡献的总和即体源对空间造成辐射场。这是典型的数值积分思想，该算法需要离散而成的点源足够小，才能保证计算精度，特别是对辐射源近区辐射场计算而言。目前的QAD程序在这一方面存在缺陷。一方面，每次进行辐射场计算时，用户需要自己完成辐射源离散成点源的工作，并将离散结果输入QAD-CGA的输入文件中。该工作繁琐，容易出现错误。另一方面，当源为球体或者圆柱体时，目前的离散方案会造成如下问题：随着球体或者圆柱体半径的增加，点源体积将越来越大，逐渐失去了“足够小”的束缚，最终造成计算误差。