基于MCNP 的生物屏蔽自动化建模计算及优化设计方法

梁英超 胡昌立 陈 艳 艾 烨 欧阳小龙

（武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064）

目前，船用反应堆生物屏蔽设计以蒙特卡罗方法为主，常用的计算工具如MCNP、FLUKA 等功能强大，参数设置灵活，但其输入、输出界面均为文本模式，需要人工进行编写和读取。对于海上浮动核电站等船用反应堆生物屏蔽设计，其屏蔽模型复杂，栅元数量多，且由于无法直观判断模型的正确性，人工编写与修改工作往往需要花费大量的时间。同时计算结果需手动提取，与目标限值进行比较后，还需返回修改输入文件，重新提交计算，最终经多轮迭代后方可得到较优的模拟结果。

为提高海上浮动核电站生物屏蔽计算效率，提高屏蔽设计的智能化水平，减少人工操作工作量，本文根据海上浮动核电站生物屏蔽的特点，设计了一种完全基于MCNP 的生物屏蔽自动化建模计算及迭代优化设计方法，并实现了相关软件程序。

1 海上浮动核电站生物屏蔽特点

海上浮动核电站为双堆模型，反应堆产生的中子、γ 射线经生物屏蔽材料减弱、吸收，以降低辐射对人体产生的放射性危害。生物屏蔽材料布置在反应堆舱外侧，形成了前部屏蔽、后部屏蔽、左部屏蔽、右部屏蔽、顶部屏蔽和底部水舱的构成模式，实现对反应堆内中子、γ 射线的全方位屏蔽。

生物屏蔽材料由中子屏蔽材料和γ 屏蔽材料组成，受到空间、重量、成本等各方面约束，其经济合理性、重量轻、相对性能最佳是生物屏蔽设计的重要指标。……