一种中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法技术

本发明专利技术提供了一种中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，包括：步骤1、建立目标函数、适应度函数及约束；步骤2、立辐射屏蔽计算程序的输入文件；步骤3、优化过程中通过调用辐射屏蔽计算程序；步骤4、利用得到的中子透射率等结果计算种群的目标函数值，判断是否满足约束条件，不满足则计算惩罚函数值；步骤5、通过种群的选择、变异、交叉操作产生子代种群；步骤6、完成设置的迭代次数，得到屏蔽材料的设计方案；步骤7、按照选定方案设计比例配置粉末并混合均匀；步骤8、并对制备出的中子屏蔽复合材料进行微观组织观测与力学性能测试。本方法可直接成形制备出具有复杂形状、大尺寸的中子屏蔽材料与零部件，减少后续的加工时间与成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中子屏蔽材料多目标优化设计与制备，特别涉及中子屏蔽材料优化设计方法与基于增材制造工艺的中子屏蔽材料制备方法。

技术介绍

1、近年来我国核工业快速发展，在建核电机组规模世界第一，到2035年核电发电量将比2022年翻倍。核反应堆运行会产生大量乏燃料，伴随核电规模扩大难以避免的会带来乏燃料的快速增加，亟需重视乏燃料带来的安全、环保问题。乏燃料属于高放废料，会释放出大量具有极强穿透能力的中子，对核工业设备电子器件会造成严重的辐射损伤，而且乏燃料大量贮存还要防止发生临界，因此需要使用中子屏蔽材料对产生中子的放射源进行屏蔽，保护核工业设备与工作人员的安全。

2、目前常用的铝基中子屏蔽材料力学性能与耐腐蚀性能差。中子屏蔽材料设计需要考虑中子屏蔽性能、吸收中子后产生的次级γ光子、成形性、力学性能及耐腐蚀性等，过多的屏蔽元素会影响材料的力学性能与成形性，单独添加一种中子吸收元素无法实现多种设计目标，中子屏蔽材料的设计构成了一类多目标优化问题。为了综合考虑多种设计目标，需要搭配使用不同中子吸收元素作为基体材料的屏蔽增强体进行多目标优化设计。

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【技术保护点】

1.一种中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：步骤1中：采用B4C、Gd等中子吸收截面高的材料在吸收中子时产生次级γ光子；通过权重因子加权将中子透射率、次级γ光子产生率、中子屏蔽增强材料体积占比乘以各自对应的权重因子后相加；约束条件包括B4C质量分数为40％的铝基碳化硼复合材料的中子透射率、次级γ光子产生率以及B4C、Gd含量的取值范围约束。

3.根据权利要求1所述的中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：步骤2中，将B4C、Gd及316L的含量范围与变化...

【技术特征摘要】

1.一种中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：步骤1中：采用b4c、gd等中子吸收截面高的材料在吸收中子时产生次级γ光子；通过权重因子加权将中子透射率、次级γ光子产生率、中子屏蔽增强材料体积占比乘以各自对应的权重因子后相加；约束条件包括b4c质量分数为40％的铝基碳化硼复合材料的中子透射率、次级γ光子产生率以及b4c、gd含量的取值范围约束。

3.根据权利要求1所述的中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：步骤2中，将b4c、gd及316l的含量范围与变化步长＝通过二进制方式进行编码，设置遗传算法参数，种群大小为32，交叉概率为0.6，总迭代次数110。

4.根据权利要求1所述的中子屏蔽复合材料多目标优化设计与制备方法，其特征在于：步骤3中，编写基于蒙特卡罗的辐射屏蔽计算程序输入文件，设置好输入文件的放射源参数，包括种类、能量、粒子数；材料参数，包括成分、含量、密度、结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜潮，乔春光，王中华，胡德安，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：