高能炸药核辐射损伤判断方法、装置、设备及介质

摘要

本发明提供一种高能炸药核辐射损伤判断方法、装置、设备及介质。所述方法包括：获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；将光子能量沉积和中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤。本发明通过高能炸药辐射损伤模型判断高能炸药是否发生辐射损伤，提高了辐射损伤判断的准确性，具有较高的应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及核辐射技术领域，尤其涉及一种高能炸药核辐射损伤判断方法、装置、设备及介质。

背景技术

核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中，这是亿万年来存在的客观事实，是正常现象。核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发，故称为电离辐射。电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。直接致电离辐射包括质子等带电粒子。间接致电离辐射包括光子、中子等不带电粒子。

国内外科研机构基于科学研究、工程应用等需求，对材料的辐射损伤进行了深入的研究，涉及的材料包括金属、高分子材料等，应用的方法主要包括理论分析、数值仿真和实验研究，为不同类型材料辐射损伤的计算提供了思路和参考依据。其中，针对高能炸药辐射损伤的计算，现有方法较为复杂，且准确率不高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高能炸药核辐射损伤判断方法、装置、设备及介质。

本发明提供一种高能炸药核辐射损伤判断方法，包括：

获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；

将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；

根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；

其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。

可选的，所述根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积，包括：

确定所述高能炸药在辐射场环境下的坐标位置，根据所述高能炸药在辐射场环境下的坐标位置、所述高能炸药的组分、密度和厚度，利用MCNP程序，确定一个中子和光子在高能炸药内部的平均能量沉积。

可选的，在确定辐射场环境中一个中子和光子在高能炸药内部的平均能量沉积后，还包括：

根据辐射场环境下一个中子和光子在高能炸药中的平均能量沉积，确定单位质量高能炸药内部的中子平均能量沉积和光子平均能量沉积。

可选的，所述高能炸药辐射损伤模型为：

其中，η为高能炸药分子的分解率，e

可选的，根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤，包括：

根据所述高能炸药分子的分解率，确定所述高能炸药在辐射场环境下的分解深度，若所述分解深度大于预设阈值，则所述高能炸药在辐射场环境下发生辐射损伤。

本发明还提供一种高能炸药核辐射损伤判断装置，包括：

获取模块，用于获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；

第一处理模块，用于将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；

第二处理模块，用于根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；

其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。

可选的，所述高能炸药辐射损伤模型为：

其中，η为高能炸药分子的分解率，e

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述高能炸药核辐射损伤判断方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述高能炸药核辐射损伤判断方法的步骤。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述高能炸药核辐射损伤判断方法的步骤。

本发明提供的高能炸药核辐射损伤判断方法、装置、设备及介质，通过获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；然后将光子能量沉积和中子能量沉积输入至训练好的高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率，进而可以根据高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；其中，高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。由此可知，本发明基于高能炸药辐射效应机理，通过建立高能炸药辐射损伤模型，对高能炸药辐射损伤进行计算，在简化传统计算方式的同时提高了计算结果的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的高能炸药辐射损伤判断方法的流程示意图；

图2是本发明提供的高能炸药辐射损伤判断装置的结构示意图；

图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的一种高能炸药核辐射损伤判断方法，包括：

步骤101：获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；

在本步骤中，需要说明的是，高能炸药分子辐射损伤的基本过程是射线穿过材料产生次级电子，由于电离效应导致分子键的断裂从而导致分子的破坏。在本步骤中，首先通过MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)程序，计算辐射场环境中一个中子和光子在高能炸药内部的平均能量沉积。然后根据辐射场环境中一个中子和光子在高能炸药中的平均能量沉积，确定单位质量高能炸药内部的中子平均能量沉积和光子平均能量沉积。具体的，首先通过建立几何模型、设置坐标系与探测点和分析辐射特性来构建核装置的辐射场计算模型，然后根据高能炸药的组分、密度与厚度和在核装置中的所处位置，利用通过MCNP程序计算得到高能炸药的光子能量沉积和所述中子能量沉积。

步骤102：将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到；

在本步骤中，将步骤101获得的数据输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率。本发明通过计算高能炸药分子的分解率，即高能炸药已分解的分子数占总分子数的比例，估计高能炸药的辐射损伤，相比于现有计算高能炸药分解速率的方式更加便捷准确。

步骤103：根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤。

在本步骤中，首先根据高能炸药分子的分解率，确定高能炸药在辐射场环境下的分解深度，若分解深度大于预设阈值，则高能炸药在辐射场环境下发生辐射损伤，否则未发生辐射损伤。

本发明提供的高能炸药核辐射损伤判断方法，通过获取辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；然后将光子能量沉积和中子能量沉积输入至训练好的高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率，进而可以根据高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；其中，高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。由此可知，本发明基于高能炸药辐射效应机理，通过建立高能炸药辐射损伤模型，对高能炸药辐射损伤进行计算，在简化传统计算方式的同时提高了计算结果的准确度。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积，包括：

确定所述高能炸药在辐射场环境下的坐标位置，根据所述高能炸药在辐射场环境下的坐标位置、所述高能炸药的组分、密度和厚度，利用MCNP程序，确定一个中子和光子在高能炸药内部的平均能量沉积。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，在确定辐射场环境中一个中子和光子在高能炸药内部的平均能量沉积后，还包括：

根据辐射场环境下一个中子和光子在高能炸药中的平均能量沉积，确定单位质量高能炸药内部的中子平均能量沉积和光子平均能量沉积。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述高能炸药辐射损伤模型为：

其中，η为高能炸药分子的分解率，e

基于上述实施例的内容，在本实施例中，根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤，包括：

根据所述高能炸药分子的分解率，确定所述高能炸药在辐射场环境下的分解深度，若所述分解深度大于预设阈值，则所述高能炸药在辐射场环境下发生辐射损伤。

下面通过具体实施例进行说明：

实施例一：

在本实施例中，以奥克托今HMX在典型钚弹芯内部辐射场为例，计算高能炸药的辐射损伤。对于高能炸药分子，自发的分解是普遍现象，分解深度和炸药的密度、爆速等参数有关，当炸药分解深度达到0.1％时，其性能将产生显著变化，因此，工程上通常把分解深度达到0.1％作为失效临界值。本发明以分解深度作为指标计算了HMX的辐射损伤，HMX是目前军事上综合性能最好的炸药。

在本实施例中，首先通过MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)程序，计算了HMX内部的光子和中子能量沉积分别为1.04×10

本发明从材料辐射损伤机理出发，提供了对高能炸药辐射损伤的计算方法并选取案例进行了计算，由此得到的计算结果较为合理。

下面对本发明提供的高能炸药核辐射损伤计算装置进行描述，下文描述的高能炸药核辐射损伤计算装置与上文描述的高能炸药核辐射损伤计算方法可相互对应参照。

如图2所示，本发明提供的一种高能炸药核辐射损伤判断装置，包括：

获取模块1，用于获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；

第一处理模块2，用于将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；

第二处理模块3，用于根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；

其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。

在本实施例中，需要说明的是，高能炸药分子辐射损伤的基本过程是射线穿过材料产生次级电子，由于电离效应导致分子键的断裂从而导致分子的破坏。在本步骤中，首先通过MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)程序，计算辐射场环境中一个中子和光子在高能炸药内部的平均能量沉积。然后根据辐射场环境中一个中子和光子在高能炸药中的平均能量沉积，确定单位质量高能炸药内部的中子平均能量沉积和光子平均能量沉积。

在本实施例中，将上述获得的数据输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率。本发明通过计算高能炸药分子的分解率，即高能炸药已分解的分子数占总分子数的比例，判断高能炸药的辐射损伤，相比于现有通过计算高能炸药分解速率判断高能炸药辐射损伤的方式更加便捷准确。

本发明提供的高能炸药核辐射损伤判断装置，通过获取辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；然后将光子能量沉积和中子能量沉积输入至训练好的高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率，进而可以根据高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；其中，高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。由此可知，本发明基于高能炸药辐射效应机理，通过建立高能炸药辐射损伤模型，对高能炸药辐射损伤进行计算，在简化传统计算方式的同时提高了计算结果的准确度。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述高能炸药辐射损伤模型为：

其中，η为高能炸药分子的分解率，e

图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(Communications Interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行高能炸药核辐射损伤判断方法，该方法包括：获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的高能炸药核辐射损伤判断方法，该方法包括：获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的高能炸药核辐射损伤判断方法，该方法包括：获取高能炸药的组分、密度和厚度，并根据所述高能炸药的组分、密度和厚度，确定辐射场环境下高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积；将所述光子能量沉积和所述中子能量沉积输入至高能炸药辐射损伤模型中，得到高能炸药分子的分解率；根据所述高能炸药分子的分解率，判断所述高能炸药在辐射场环境下是否发生辐射损伤；其中，所述高能炸药辐射损伤模型是以高能炸药内部的光子能量沉积和中子能量沉积作为样本，以与所述样本对应的高能炸药分子的分解率作为样本标签训练得到。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。