用于辐射屏蔽分析的3D CAD工具

减少卫星成本 | 蒙特卡洛方法 | 节省 3D 建模时间

FASTRAD - 空间辐射分析软件

FASTRAD - 空间辐射分析软件

FASTRAD是一款用于放射性废物管理的软件，具有模拟、分析、优化和决策支持功能，能够帮助用户进行放射性废物储存、处理和运输等方面的管理。18年来，FASTRAD® 始终被航天工业公认为辐射剂量分析与屏蔽优化领域的标杆软件。

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光线追踪计算

基于3D模型特征点创建实体，执行关键分析：扇区分析（Minimum路径/斜向光线追踪）、等效厚度计算、射线可视化、屏蔽映射分析。

针对包含多尺度几何特征的复杂三维模型，传统正向蒙特卡罗方法进行剂量计算耗时严重。逆向蒙特卡罗方法为精确计算总电离剂量（TID）提供了高效解决方案。

计算要素

粒子类型：计入初级/次级电子、初级质子及轫致辐射光子

探测方式：支持点探测器与灵敏体积两种模式，可获取：

沉积电离剂量（按粒子类型分类/总计）

总非电离剂量（基于NIEL表）

各类粒子透射注量

材料关联：TID与TNID计算结果与点目标/体积目标所赋材料属性动态关联

专用功能特性
环境限定：本方法专用于各向同性辐射环境

粒子轨迹可视化：支持选定粒子的运动轨迹三维显示及相互作用属性查看

三维映射分析：灵敏区沉积能量计算、粒子通量传输分布分析、关联误差场映射

输出模式：为所有探测器/灵敏体积生成独立映射文件；合成包含全部选定探测器的融合映射文件

（注：NIEL=非电离能量损失，TNID=总非电离剂量）
本模块支持使用正向蒙特卡罗算法进行计算，可考虑以下粒子类型：

初级电子、质子和光子

次级电子和光子

支持定义多种源几何形状，计算可采用单能通量或连续能谱输入。用户可在3D模型中选择多个灵敏体积区域。

计算结果包括：

沉积能量

吸收剂量

粒子注量分布
通过脚本实现深度定制：

内置脚本语言：与FASTRAD®核心实体交互，实现参数化建模/迭代计算等
集成开发环境：提供完整API文档与示例代码
脚本组合管理：快速调用自定义脚本集

蒙特卡罗计算与脚本模块

基于粒子-物质相互作用截面的蒙特卡罗输运计算，考虑材料成分与粒子行为，提供更高精度。

支持多线程并行计算加速，实时结果跟踪窗口可监控计算进程，3D映射功能实现物理量的空间分布可视化。

内部充电分析（可选模块）

本模块可计算以下关键参数：

入射电子通量（单位：皮安/平方厘米，pA/cm²）

总电荷沉积率（单位：库仑/立方米/秒，C/m³/s）

初级电荷沉积率（单位：库仑/立方米/秒，C/m³/s）

剂量率（单位：拉德/秒，rad/s）

沉积能量（单位：兆电子伏特，MeV）

该计算结果基于蒙特卡罗粒子输运方法
基于有限元法的三维时变电势与电场计算

通过三维动态映射实现的静电放电（ESD）风险评估

由逆向/正向蒙特卡罗粒子输运计算获得的电荷沉积率，将作为电场计算的源项

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有了新的Fastrad版本，您将可以使用更符合人体工程学的新设计界面，还可以访问新的三维映射。采用Fastrad 4.2.2并发现许多其他功能。

넶199 2024-01-17

辐射CAD界面与数据交换

简化配置流程，专注于创建和处理3D辐射模型，支持完整STEP对象特征的导入导出。

支持对含基础几何体或细分曲面（STEP/IGES格式）的模型进行扇区分析剂量计算，提供两种算法：

斜向追踪法（关联实体球体剂量深度曲线）
Minimum路径法（关联壳体剂量深度曲线）
该模块专用于敏感区域的位移损伤等效注量(DDEF)和总电离剂量(TID)计算。
通过应用不同厚度值的色阶标尺，可直观显示扇区分析计算得出的穿透厚度分布。

此功能是射线后处理工具的补充模块，能够在选定表面上生成探测器所在位置的屏蔽呈现映射图。色阶标识将清晰呈现辐射屏蔽较为薄弱的关键区域

图1 - 蕞小穿透厚度分布可视化

射线可投影到包围盒体表面，用于创建局部加强屏蔽（即点屏蔽设计）。

图2 - 在卫星单元表面投影穿透厚度分布，用于构建优化屏蔽方案（如点屏蔽）

基于光线追踪算法生成的2D/3D屏蔽映射结果可直接叠加显示在三维模型上。
计算探测器在±X/±Y/±Z六个方向的等效屏蔽厚度，用户可自定义模拟屏蔽盒尺寸。
支持基于现有实体特征创建点/线/面，提供投影/空间变换等工具。

特有几何体定义接口允许直接选取三维图形特征点创建FASTRAD®实体，可通过几何变换工具批量生成规则模型图案。

FASTRAD® 系统运行要求

支持的系统

🪟

Windows系统（32位/64位）：

Vista、7、8、10

🐧

Linux/MacOS：

需通过Windows模拟器运行（如VMware等）

低配置要求

系统：Windows Vista/7/8/10
CPU：2GHz 64位（x64架构）
内存：4GB
显卡：集成显卡
硬盘空间：1GB

建议配置（优化性能）

系统：Windows 10/11
CPU：4.5GHz 64位（x64架构，8核）
内存：16GB
显卡：NVIDIA独立显卡（4GB显存）
硬盘空间：2GB
硬盘类型：SSD固态硬盘

FASTRAD - 空间辐射分析软件

光线追踪计算

蒙特卡罗计算与脚本模块

基于粒子-物质相互作用截面的蒙特卡罗输运计算，考虑材料成分与粒子行为，提供更高精度。

支持多线程并行计算加速，实时结果跟踪窗口可监控计算进程，3D映射功能实现物理量的空间分布可视化。

内部充电分析（可选模块）

MicroShield® - 辐射剂量计算软件

Space Radiation - 空间辐射环境及效应分析软件

MicroStation - 三维CAD软件

VISIPLAN - 剂量评估软件

MicroSkyshine ® - 伽马射线辐射剂量计算软件

MicroShield® V&V - MicroShield®软件核查和验证的工具包

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