RSim軟件

專業(yè)輻射與防護仿真軟件

RSim軟件是專業(yè)的輻射與防護仿真軟件，利用Geant4的蒙特卡洛方法作為底層，研究輻射在空間和物質(zhì)中的傳輸，了解目標物體上的輻射沉積通量等關(guān)鍵信息，可以用于從核醫(yī)學(xué)到衛(wèi)星屏蔽設(shè)計的各種行業(yè)，提供輻射損傷、輻射屏蔽和防護的分析能力

RSim軟件功能

RSim起源于NASA的計算服務(wù)，目的是確定歐羅巴飛船（Europa Clipper）任務(wù)中使用的表面塵埃質(zhì)量分析儀（SUDA）上的輻射水平和影響。此后開發(fā)了RSim以提供易用性、CAD可導(dǎo)入型和可視化能力。RSim可以用于從核醫(yī)學(xué)到衛(wèi)星屏蔽設(shè)計的各種行業(yè)，提供輻射損傷、輻射屏蔽和防護的分析能力。

RSim使用Geant4的輻射傳輸模型，并提供交互式GUI來設(shè)置和運行Geant4模擬。模擬支持交互式建立的復(fù)雜幾何實體，也可用CAD文件導(dǎo)入幾何實體構(gòu)型。內(nèi)置了大量材料數(shù)據(jù)庫，仿真中可以設(shè)置粒子發(fā)射源為各種通用粒子源。提供基于Visit的三維后處理可視化工具分析數(shù)據(jù)�？梢栽贚inux、Mac OS和Windows操作系統(tǒng)上運行。

RSim的特點和優(yōu)勢包括：

l 使用經(jīng)過驗證的Geant4蒙特卡洛模擬模型；

l 用戶友好界面，使用戶無需直接編程Geant4代碼，只需要書寫RSim輸入文件；

l 700多種預(yù)加載材料的豐富數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)需要創(chuàng)建新材料；

l 可導(dǎo)入多種CAD格式文件（STEP，GDML，H5M，STL）；

l 通過界面引入基本幾何體和各種邏輯操作操作創(chuàng)建復(fù)雜模型；

l 可創(chuàng)建多種輻射源；

l 能夠提供各種關(guān)鍵結(jié)果信息，如能量和劑量沉積、網(wǎng)格通量、碰撞率等；

l 對數(shù)據(jù)提供三維可視化的定性和定量分析；

允許工程師能夠輕松預(yù)測輻射效果，進行屏蔽計算，并評估在太空等惡劣環(huán)境中的可生存性。

RSim軟件可以用于：

核醫(yī)學(xué)                  原子能和聚變能

放射性廢料管理                           太空任務(wù)

RSim軟件案例

1. 人體輻射沉積

仿真并記錄單一電子源在人體模型中的輻射能量沉積。

2. 人體屏蔽防護

此模型仿真研究被屏蔽在鋁制圓筒中的人頭部的輻射能量。離子源使用了歐羅巴任務(wù)中的JPL實驗室數(shù)據(jù)集，并根據(jù)積分通量的最大值和最小值進行了歸一化計算。本例演示了如何導(dǎo)入step文件，設(shè)置step文件各部分的材料屬性。

構(gòu)建仿真模型的所有屬性和值都可以在“Setup”窗口中設(shè)置，如圖所示�？梢哉归_元素樹并瀏覽各種屬性，進行想要的設(shè)置。右側(cè)窗口顯示了幾何模型的3D視圖（如果有的話），以及網(wǎng)格視圖（如果設(shè)置顯示的話）。

人體屏蔽案例設(shè)置窗口

仿真完成后，可以將人體和人體上的總能量沉積顯示出來，展開“Scalar Data”勾選“EnergyDepsit”等即可查看。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計的可視化結(jié)果

3. 質(zhì)子療法

對一個簡化的質(zhì)子照射治療模型進行仿真。案例仿真一個簡化的人體骨骼，腫瘤嵌入脂肪組織，背部覆蓋皮膚。一束能量為90MeV的圓形質(zhì)子束定位到腫瘤中心。沉積在皮膚、脂肪、腫瘤和軀干上的能量都會被記錄下來。素材使用了RSim中內(nèi)置的ICRP模型。

質(zhì)子治療案例的參數(shù)設(shè)置

能量沉積

4. 空間輻射量計算

模型描述了如何建立一個典型的空間輻射環(huán)境的仿真模擬。

電磁閥的CAD模型

網(wǎng)格上能量沉積的可視化結(jié)果