小型空间反应堆屏蔽结构设计与优化

摘要

本研究针对空间核动力系统的辐射屏蔽问题，开展了屏蔽结构的设计及优化方法研究.研究采用蒙特卡洛方法进行屏蔽计算，通过固定源和函数展开以及权重窗口法加快了蒙特卡洛计算速度.结合改进的神经网络与多目标优化算法，提升了屏蔽计算速度和预测精度.使用NSGA2 DE算法进行多目标优化分析，通过分析不同条件下的辐射剂量，得到了屏蔽体在空间堆中合适的位置高度和层数，最终通过决策系统选择了3组不同的屏蔽设计方案，在满足辐射防护要求的同时，实现了屏蔽质量和厚度的最优化.研究结果表明，上述4种材料在空间堆屏蔽应用中的有效性，合理选择和优化屏蔽结构可以在保证辐射防护效果的同时，显著降低屏蔽体的质量和体积，满足空间应用的特殊需求.

关键词

空间核动力系统 / 辐射屏蔽 / 蒙特卡洛方法 / 多目标优化 / NSGA2 DE算法