-32300: transport error - HTTP status code was not 200

СССР
Государственный стандарт от 01 января 1985 года № ГОСТ 25645.204-83

ГОСТ 25645.204-83 Безопасность радиационная экипажа космического аппарата в космическом полете. Методика расчета экранированности точек внутри фантома

Принят
Государственным комитетом СССР по стандартам
20 декабря 1983 года
    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 , расположенной внутри фантома, характеризует функция экранированности такая, что представляет вероятность для лучей, изотропно испущенных из точки , встретить на своем пути суммарное количество вещества фантома и защиты в интервале от до , выраженное в массовых единицах длины.
    ,
    где - количество вещества фантома;
    - количество вещества защиты.
    1.2.Под массовой единицей длины в веществе понимают произведение линейной единицы длины на плотность вещества.
    1.3 Самоэкранированность точки , расположенной внутри фантома, характеризует функция самоэкранированности , тождественно равная .
    1.4.Экранированность защитой точки , расположенной внутри фантома, характеризует функция экранированности защитой , тождественно равная .
    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 =1, 2, …, , где - максимальное количество зон, необходимое для задания объекта.
    Примечание. Если исходный объект представляет собой вогнутое тело, то его следует дополнить пустыми зонами.
    2.2.Каждая зона объекта должна быть задана вектором поверхностей , вектором неопределенности , индексом, характеризующим принадлежность вещества к фантому или защите, и плотностью вещества в зоне .
    Вид поверхности Уравнение поверхности Тип поверхности Макси- мальное число коэффи- циентов Вводимые коэффициенты
    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 в общем или каноническом виде в соответствии с таблицей. Каждой поверхности присваивают номер =1, 2, …, , где - максимальное количество поверхностей, необходимое для задания объекта.
    2.2.2.Совокупность номеров поверхностей, ограничивающих -ю зону , из множества номеров поверхностей (=1, 2, …, ) образует вектор поверхностей .
    2.2.3.Каждая поверхность разделяет два объема: внутренний - и внешний - . Принадлежность точки к внутреннему или внешнему объему характеризуют признаком, именуемым индексом неопределенности , значение которого определяется выражением
    . (1)
    2.2.4.Все точки зоны должны иметь одинаковые индексы неопределенности относительно поверхностей, ограничивающих ее.
    2.2.5.Совокупность индексов неопределенности произвольной точки для вектора образует вектор неопределенности
    . Вектор неопределенности для точек -й зоны записывают как .
    3.АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ФУНКЦИИ ЭКРАНИРОВАННОСТИ
    3.1.Функцию экранированности вычисляют в виде функции кусочнопостоянной на отрезке
    , (2)
    где =1, …, - номер отрезка;
    ;

    - количество вещества, встреченного на пути луча из точки в направлении .
    3.2.Для определения функции необходимо задать расчетную сетку в диапазоне , причем ширину интервала следует выбирать исходя из требований к погрешности функционала, вычисляемого с использованием .
    3.3.Для вычисления величины необходимо определить расстояние, пройденное лучом в зонах объекта, что требует выполнения ряда операций, изложенных в пп.3.3.1-3.3.7.
    3.3.1.Вычисляют расстояния от точки до пересечения луча в направлении со всеми поверхностями, решив для этого относительно совместно систему уравнений, описывающих поверхность и прямую в направлении , проходящую через точку
    (3)
    где - расстояние от точки по лучу до пересечения с -й поверхностью.
    Система уравнений (3) для каждой поверхности может иметь одно, два или ни одного решения, что соответственно означает однократное, двукратное или отсутствие пересечения -й поверхности лучом.
    Полученным решениям присваивают номер (=1, ..., , где - максимальное количество пересечений лучом поверхностей объект
    а). 
    3.3.2.Располагают полученный массив значений (=1, ..., ), в порядке возрастания, формируя при этом последовательность соответствующих номеров поверхностей .
    3.3.3.Вычисляют длины отрезков между последовательными пересечениями
    , (4)
    положив (пересечение лучом точки ).
    3.3.4.Вычисляют в произвольной точке каждого из отрезков (=1, 2, …, ) относительно всех поверхностей (=1, 2, …, ), используя соотношение (1) и рекуррентные соотношения:

    (5)
    , …, ; =1, …,
    где - номер пересекаемой лучом поверхности.
    3.3.5.Из полученных индексов неопределенности для точки отбирают относящиеся к -й зоне и формируют совокупность векторов неопределенности (=1, …, ).
    3.3.6.Определяют последовательность номеров зон (=1, …, ), в которых расположены отрезки луча , путем отыскания одинаковых (равных) векторов среди и (=1, …, ). Отсутствие таких векторов для некоторой точки свидетельствует о ее расположении вне объекта и процесс идентификации отрезков для прекра щают.
    3.3.7.Вычисляют количество вещества на пути луча по формуле
    . (6)
    3.4.Функции самоэкранированности и экранированности защитой должны быть рассчитаны аналогично , причем для вычисления и осуществляют раздельное суммирование расстояний, пройденных лучом в зонах фантома и защиты, умноженных на плотность вещества в соответствующих зонах.
    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 , самоэкранированности и экранированности защитой точек в объектах сложной геометрической конфигурации с непостоянными физическими свойствами по объему. Вычисление функции экранированности, определяемой выражением (2) настоящего стандарта, осуществляется методом Монте-Карло. Программа написана на языке Фортран и ориентирована на ЭВМ типа ЕС или БЭСМ-6. Время счета одного варианта зависит от сложности объекта и требуемой точности вычисляемого функционала. Блок-схема вычисления функционалов , и представлена на черт.1 (в левом углу блоков указаны номера, соответствующие пунктам описания программы).
    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 N50 - количество поверхностей, применяемое для задания объекта;
    NZON30 - количество зон, применяемое для задания объекта (включая пустоты);
    IT (I) 14, I=1, ..., N - тип поверхности;
    NCF (I) 10, I=1, ..., N - максимальное количество коэффициентов, необходимое для задания поверхности I;
    МI(К) 6, K=1, …, NZON - количество поверхностей, ограничивающих зону K;
    IPZ (K, J) 50 - порядковый номер поверхности, ограничивающей K-ю зону (K=1, ..., NZON; J=1, ... МI(K));
    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 , в порядке очередности;
    SP (100) - массив расстояний от точки , расположенной в объекте в направлении , до пересечения с поверхностями в порядке возрастания (SP(1)=0);
    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 ISTOR10000).
    1.5.={X0, Y0, Z0} - декартовы координаты точки .
    1.6.Подпрограмма ROMEGA (U0, V0, W0) - подпрограмма для розыгрыша случайного направления вектора , имеющего изотропное распределение; U0, V0, W0 - направляющие косинусы вектора в декартовой системе координат. Подпрограмма использует датчик случайных чисел, равномерно распределенных на участке (0,1).
    1.7.Подпрограмма GEOMIN (X0, Y0, Z0, U0, V0, W0, L1) - основной модуль программы, предназначенный для вычисления расстояний от внутренней точки объекта ={X0, Y0, Z0} в направлении ={U0, V0, W0} до пересечения с поверхностями, описывающими объект, а также идентификация материалов, пересекаемых при этом лучом.
    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 и защиты осуществляется раздельным суммированием расстояний, пройденных лучом в фантоме и защите в направлении , умноженным на плотность вещества в соответствующих зонах.
    1.9.Анализируется попадание величин , и в заданные интервалы толщин .
    В программе используется следующая сетка разбиения для {}:
    =1. 010 =1, …, 10
    =2. 1020 =11, …, 15
    =5. 20100 =16, …, 31
    =10. 10290 =32, …, 50

    Все случаи, когда 290, фиксируются в накопителе =51.
    При попадании в соответствующий интервал в накопитель информации добавляется 1.
    1.10.Конечные функционалы получаются делением величин на число историй (ISTOR) и соответствующую ширину интервала .
    На печать выдаются распределения , и , =1, ..., 50, а также соответствующие величины вероятности:
    ; и *.
    _______________
    * 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 символ Формат Назначение символа
    1 N, NZON, NMAT 313 N - число поверхностей; NZON - число зон; NMAT - число разных материалов
    2-1 2-2 2-3 (IT (I), I=1, N) 2413 IT - тип -й поверхности (в соответствии с таблицей настоящего стандарта) в порядке нумерации поверхностей. При N>24 заносить данные на карты 2-2 и 2-3
    3-1 3-2 3-3 (NCF (I), I=1, N) 2413 NCF - число вводимых коэффициентов (в соответствии с таблицей настоящего стандарта) в порядке нумерации поверхностей. При N>24 заносить данные на карты 3-2 и 3-3
    4-1 4-2 (MI(K), K=1, NZON) 2413 Число поверхностей, ограничивающих -ю зону в порядке принятой нумерации зон. При NZON>24 заносить данные на карту 4-2
    5-1 . . . 5-NZON ((IPZ, (K, J), J=1,6), K=1, NZON) 613 Векторы поверхности. - номера поверхностей (в принятой нумерации), ограничивающих -ю зону. Требуется ввести п/к с 5-1 до 5-NZON
    6-1 . . . . . . 6-NZON ((ID (K, J), J=1,6), K=1, NZON) 613 Векторы неопределенности - индексы неопределенности внутренней точки зоны относительно ограничивающих ее поверхностей. Последовательность номеров поверхностей при описании зоны задается вектором . Требуется ввести п/к с 6-1 до 6-NZON
    7-1 . . 7-N ((A (I, J), J=1, NCF (I)), I=1, N) 6E10.0 Значения коэффициентов в уравнении -й поверхности, задаваемой в соответствии с таблицей настоящего стандарта). 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--1 и 7--2.
    8-1 8-2 (KPN (K), K=1, NZON) 2413 Номер материала, расположенного в -й зоне, в соответствии с принятой нумерацией. Значение KPN=1 принято для вещества фантома. При NZON>24 заносить данные на п/к 8-2
    9-1 . . . 9-5 (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 , , (рекомендуется10000)
    11-1 . . . . X0, Y0, Z0 3E10.0 Координаты точки , в которой производится расчет функций , и . Требуется столько п/к, сколько вариантов расчета для разных точек в данном объекте

    3.Текст программы OPTIC








    4.Пример расчета
    Объектом расчета является цилиндрический фантом, задаваемый в соответствии с ГОСТ, экранированный с боков цилиндрическим слоем алюминия высотой () 127 см с внутренним диаметром () 100 см и толщиной стенки () 10 см.
    Точка расположена на оси на высоте () 54 см. Геометрия объекта приведена на черт.2.
    Геометрия объекта

    1, 2, ..., 7 - номера, присвоенные поверхностям (=7);
    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:
    официальное издание
    М.: Издательство стандартов, 1984