ГОСТ 25645.204-83
Группа Ф40
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Безопасность радиационная экипажа космического
аппарата в космическом полете
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭКРАНИРОВАННОСТИ
ТОЧЕК ВНУТРИ ФАНТОМА
Spacecrew radiation safety during spaceflight.
Computation methods of points shielding inside fantom
ОКП 696800
Дата введения 1985-01-01
ИСПОЛНИТЕЛИ: П.А.Барсов; А.И.Григорьев, д-р мед. наук; Е.Е.Ковалев, д-р техн. наук; Л.М.Коварский, канд. техн. наук; Е.И.Кудряшов, канд. техн. наук; Е.Н.Лесновский, канд. техн. наук; В.А.Панин; Н.М.Пинчук; И.Я.Ремизов, канд. техн. наук; В.А.Сакович, канд. техн. наук; В.М.Сахаров, канд. техн. наук; В.Б.Хвостов, канд. физ.-мат. наук
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 20 декабря 1983 г. N 6360
Настоящий стандарт устанавливает требования к заданию объекта и алгоритм вычисления функций, характеризующих экранированность точек внутри объекта-фантома с окружающей его защитой.
Под защитой в стандарте понимают конструкцию космического аппарата (КА), его оборудование и специальное снаряжение, защищающее (экранирующее) космонавта от ионизирующего излучения.
Стандарт предназначен для подготовки исходных данных, необходимых при расчетах на предприятиях и организациях, занимающихся научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами, связанными с обеспечением радиационной безопасности экипажа космического аппарата в космическом полете.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Экранированность точки
где
1.2. Под массовой единицей длины в веществе понимают произведение линейной единицы длины на плотность вещества.
1.3 Самоэкранированность точки
1.4. Экранированность защитой точки
2. ЗАДАНИЕ ОБЪЕКТА
2.1. Объект, в виде выпуклого тела, задают совокупностью зон с постоянными физическими свойствами вещества в пределах зоны. Каждой зоне присваивают номер
Примечание. Если исходный объект представляет собой вогнутое тело, то его следует дополнить пустыми зонами.
2.2. Каждая зона объекта должна быть задана вектором поверхностей
Вид поверхности | Уравнение поверхности | Тип | Макси- | Вводимые |
Плоскость, перпендикулярная оси: | ||||
1 | 1 | |||
2 | 1 | |||
3 | 1 | |||
Плоскость, параллельная оси: | ||||
4 | 4 | |||
5 | 4 | |||
6 | 4 | |||
Конус, параллельный оси: | ||||
7 | 6 | |||
8 | 6 | |||
9 | 6 | |||
Цилиндр, параллельный оси: | ||||
10 | 4 | |||
11 | 4 | |||
12 | 4 | |||
Эллипсоид | 13 | 6 | ||
Поверхность второго порядка общего вида | 14 | 10 |
2.2.1. Поверхности задают в виде уравнений 1 и 2-го порядков в декартовой системе координат
2.2.2. Совокупность номеров поверхностей, ограничивающих
2.2.3. Каждая поверхность
2.2.4. Все точки зоны должны иметь одинаковые индексы неопределенности относительно поверхностей, ограничивающих ее.
2.2.5. Совокупность индексов неопределенности произвольной точки
3. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ФУНКЦИИ ЭКРАНИРОВАННОСТИ
3.1. Функцию экранированности
где
3.2. Для определения функции
3.3. Для вычисления величины
3.3.1. Вычисляют расстояния
где
Система уравнений (3) для каждой поверхности может иметь одно, два или ни одного решения, что соответственно означает однократное, двукратное или отсутствие пересечения
Полученным решениям присваивают номер
а).
3.3.2. Располагают полученный массив значений
3.3.3. Вычисляют длины отрезков
положив
3.3.4. Вычисляют
где
3.3.5. Из полученных индексов неопределенности для точки
3.3.6. Определяют последовательность номеров зон
щают.
3.3.7. Вычисляют количество вещества на пути луча
3.4. Функции самоэкранированности
3.5. Возможный способ реализации алгоритма приведен в рекомендуемом приложении.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМА (ПРОГРАММА OPTIC)
1. Описание программы OPTIC
1.1. Программа OPTIC предназначена для расчета функций экранированности
Блок-схема вычисления функций экранированности ,
самоэкранированности и экранированности защитой
Черт.1
Передача информации между подпрограммами и связь их с управляющей программой осуществляется в виде описания COMMON-областей и путем задания формальных параметров.
1.2. Описание COMMON-областей
1.2.1. COMMON /AG/ UR, VV, WR, А (50, 10), RO (30),
где UR, VV, WR - рабочие ячейки;
А (50, 10) - массив коэффициентов, описывающих поверхности (задается в соответствии с таблицей настоящего стандарта;
RO (30) - плотность вещества в зоне
1.2.2. COMMON AG1/N, NZON, IT (50), NCF (50), MI (30), IPZ (30,6), ID (30,6), KPN (30),
где N
NZON
IT (I)
NCF (I)
МI(К)
IPZ (K, J)
KPN (K) - индекс материала в зоне K (предполагается, что индекс KPN=1, имеет вещество фантома).
1.2.3. COMMON /AG2/ IDI (100), IP (100), SP (100), KР (100),
где IDI (100) - массив рабочих ячеек;
IP (100) - массив порядковых номеров поверхностей, пересекаемых прямой в направлении
SP (100) - массив расстояний от точки
KР (100) - массив индексов материалов, пересекаемых лучом, в порядке очередности (KР(1) - индекс материала в зоне, содержащей точку
KР=0 - признак выхода из объекта.
1.3. Входная информация о геометрии объекта
Входная информация о геометрии объекта считывается с перфокарт и содержится COMMON-областях, описанных в пп.1.2.1 и 1.2.2.
В данной версии программы предусмотрено использование не более 50 поверхностей 1 и 2-го порядка (задаваемых в соответствии с таблицей настоящего стандарта) для описания геометрии объекта. Максимальное количество зон не превышает 30, причем, каждая зона должна быть ограничена не более, чем шестью поверхностями. Все расстояния задаются в сантиметрах, плотность вещества в зоне - в граммах на кубический сантиметр. При необходимости расширить число зон и поверхностей для описания объекта необходимо изменить соответствующие размерности в COMMON-областях.
1.4. ISTOR - число истории, необходимое для расчета функций экранированности (рекомендуемое значение ISTOR
1.5.
1.6. Подпрограмма ROMEGA (U0, V0, W0) - подпрограмма для розыгрыша случайного направления вектора
1.7. Подпрограмма GEOMIN (X0, Y0, Z0, U0, V0, W0, L1) - основной модуль программы, предназначенный для вычисления расстояний от внутренней точки объекта
Выходная информация содержится в COMMON-области, описанной в п.1.2.3, и параметре L1.
L1 - максимальное количество пересечений (плюс 1) луча с поверхностями до выхода из объекта (KP(L1)=0).
1.8. Вычисление толщин вещества фантома
1.9. Анализируется попадание величин
В программе используется следующая сетка разбиения для {
0 | |||||
10 | |||||
20 | |||||
10 |
Все случаи, когда
При попадании
1.10. Конечные функционалы получаются делением величин
На печать выдаются распределения
_______________
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".
1.11. Пакет программ содержит все необходимые для проведения расчетов вспомогательные подпрограммы, включая датчик случайных чисел для ЕС ЭВМ (подпрограмма RANDU). Для проведения расчетов на ЭВМ БЭСМ-6 рекомендуется использовать генератор случайных чисел RNDN* (библиотечная программа мониторной системы "Дубна"). В этом случае необходимо заменить функцию RANNO на следующую:
FUNCTION RANNO (NMB)
RANNO=RNDM (-1)
RETURN
END
________________
* Текст соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".
2. Инструкция по вводу исходных данных
N п/к | Считываемый | Формат | Назначение символа |
1 | N, NZON, NMAT | 313 | N - число поверхностей; NZON - число зон; NMAT - число разных материалов |
2-1 | (IT (I), I=1, N) | 2413 | IT |
3-1 | (NCF (I), I=1, N) | 2413 | NCF |
4-1 | (MI(K), K=1, NZON) | 2413 | Число поверхностей, ограничивающих |
5-1 | ((IPZ, (K, J), J=1,6), | 613 | Векторы поверхности. Требуется ввести п/к с 5-1 до 5-NZON |
6-1 | ((ID (K, J), J=1,6), K=1, NZON) | 613 | Векторы неопределенности Последовательность номеров поверхностей при описании зоны задается вектором Требуется ввести п/к с 6-1 до 6-NZON |
7-1 | ((A (I, J), J=1, NCF (I)), | 6E10.0 | Значения коэффициентов в уравнении Требуется ввести п/к с 7-1 до 7-N. Для поверхности общего вида, содержащей более 6 коэффициентов, информация вводится на 2 п/к, т.е. 7- |
8-1 | (KPN (K), K=1, NZON) | 2413 | Номер материала, расположенного в Значение KPN=1 принято для вещества фантома. При NZON>24 заносить данные на п/к 8-2 |
9-1 | (RO (I), I=1, NMAT) | 6E10.0 | Плотность вещества в соответствии с принятой нумерацией (см. п/к 8). При числе различных веществ, большем 6, данные заносить на п/к 9-1, 9-2, .... |
10 | ISTOR | 16 | Число историй, необходимое для оценки интегралов |
11-1 | X0, Y0, Z0 | 3E10.0 | Координаты точки Требуется столько п/к, сколько вариантов расчета для разных точек |
3. Текст программы OPTIC
4. Пример расчета
Объектом расчета является цилиндрический фантом, задаваемый в соответствии с ГОСТ, экранированный с боков цилиндрическим слоем алюминия высотой (
Точка
Геометрия объекта
1, 2, ..., 7 - номера, присвоенные поверхностям (
I, II, ..., V - номера, присвоенные зонам (NZON=5);
вещество фантома - в зонах I и II; вакуум - в зонах III и IV;
алюминий в зоне V (NMAT=3)
Черт.2
Пакет входных данных для задачи и результаты расчетов по программе OPTIC представлен ниже. Время счета данного примера ~2 мин на ЭВМ ЕС-1040.
Текст документа сверен по:
М.: Издательство стандартов, 1984