(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210796187.5 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 中国原子能科 学研究院 地址 102413 北京市房山区新 镇三强路1号 院 (72)发明人 吴石　王东杰　曹晗　贺新福　 曹金利　贾丽霞　赵永鹏　豆艳坤　 王瑾　杨文　 (74)专利代理 机构 北京市创世宏景专利商标代 理有限责任公司 1 1493 专利代理师 王鹏鑫 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 辐照缺陷产生过程的模拟方法和系统 (57)摘要 一种辐照缺陷产生过程的模拟方法， 包括： 确定高能粒子辐照在模拟体系中所产生的初级 离位原子能谱； 获得不同能量初 级离位原子的生 成概率， 基于概率重复进行初 级离位原子抽样获 得大量初级离位原子； 采用高通量计算模拟技 术， 并发开展大量初级离位原子在材料体系内引 发的级联碰撞过程模拟计算； 实时监控任务作 业， 并及时进行错误识别与纠正； 采用高通量缺 陷分析技术， 对产生缺陷数量和团簇类别进行自 动分析与统计； 在存活的初始损伤 缺陷尺寸分布 达到连续标准后， 停止初级离位原子抽样及级 联 碰撞模拟， 进而统计分析获得缺陷峰值数量、 存 活率、 尺寸分布等初始缺陷信息。 该方法能够高 效、 精准地获得缺陷的离位峰、 辐照缺陷的存活 状态等信息 。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114996970 A 2022.09.02 CN 114996970 A 1.一种辐照 缺陷产生过程的模拟方法， 所述辐照 缺陷由材料在辐照源释放的高能粒子 的辐照作用下产生初级离位原子， 所述初级离位原子导致所述材料 的其他原子离位， 引发 所述材料的原子的级联碰撞后产生， 其特 征在于： 构建模拟辐照源和模拟材料， 所述模拟辐照源用于模拟所述辐照源， 所述模拟材料用 于模拟所述材 料； 生成所述模拟材 料的初级离位原子； 模拟所述初级离位原子引发的级联碰撞过程； 其中， 生成所述模拟材 料的初级离位原子的步骤 包括： 确定所述模拟材 料在所述模拟辐照源作用下的初级离位原子能谱； 获得初级离位原子能谱中不同能量所述初级离位原子的生成的概率， 根据所述概率抽 取所述初级离位原子； 多次重复进行 所述抽取， 获得多个所述初级离位原子； 模拟所述初级离位原子引发的级联碰撞过程的步骤 包括： 对多个所述初级离位原子引发的级联碰撞过程同时进行计算， 批量模拟多个所述初级 离位原子引发的级联碰撞过程。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 其中， 确定所述模拟材 料在所述模拟辐照源作用下的初级离位原子能谱 包括： 确定所述模拟辐照源的高能粒子能谱； 根据所述高能粒子能谱计算所述模拟材 料的初级离位原子能谱； 处理所述初级离位原子能谱， 使所述初级离位原子能谱包含生成能量高于离位阈能的 所述初级离位原子的所述 概率。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 根据多个所述初级离位原子的能量的最大值和最小值， 划分得到多个能量区间， 将多 个所述初级离位原子按照其能量所 处的能量区间进行分组， 每个所述初级离位原子对应一 个所述能量区间。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的方法， 其特 征在于： 在生成所述模拟材料的初级离位原子的步骤后、 开始模拟所述初级离位原子引发的级 联碰撞过程的步骤前， 还 包括： 随机设置所述初级离位原子的运动方向。 5.根据权利要 求1‑3任一项所述的方法， 其特征在于： 所述初级离位原 子的数量在104以 上。 6.根据权利要求1 ‑3任一项所述的方法， 其特征在于： 对所述初级离位原子的能量进行 修正， 扣除因电子对所述初级离位原子的作用而导 致的能量损失。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 其中， 对多个所述初级离位原子引发的级联碰撞过程同时进行计算， 批量模拟多个所 述初级离位原子引发的级联碰撞过程包括： 构建多个级联碰撞空间， 所述级联碰撞发生在所述级联碰撞空间内， 每个所述能量区 间对应预定尺寸的所述级联碰撞空间； 根据所述初级离位原子的能量所处的能量 区间， 将每个所述初级离位原子放入对应尺权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114996970 A 2寸的所述级联碰撞空间， 模拟所述级联碰撞。 8.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 其中， 构建多个级联碰撞空间包括： 对所述级联碰撞空间内的点阵原子进行处 理， 使点阵原子排列 均匀。 9.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 其中， 构建多个级联碰撞空间还 包括： 对所述级联碰撞空间进行处 理， 使所述级联碰撞空间的能量达 到最低状态。 10.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 所述级联碰撞空间的数量与所述初级离位原子的数量相同。 11.根据权利要求7 所述的方法， 其特 征在于： 根据所述级联碰撞 空间的尺寸， 确定模拟所述级联碰撞 空间内级联碰撞过程的计算节 点数量。 12.根据权利要求8所述的方法， 其特 征在于： 设置模拟时间， 使所述级联碰撞空间内的所述级联碰撞过程结束后， 所述点阵原子能 够达到稳定状态。 13.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于： 输出模拟所述初级离位原子引发的级联碰撞过程的结果， 对所述结果进行辐照 缺陷数 量分析和 辐照缺陷团簇分析， 获得分析 结果。 14.根据权利要求13所述的方法， 其特 征在于： 调整输出所述结果的间隔， 使其能够在辐照 缺陷数量的峰值 时刻输出至少一个所述结 果。 15.根据权利要求13所述的方法， 其特 征在于： 设置边界条件， 将所述结果中超出所述边界条件的结果视为无效结果， 将所述无效结 果从所述结果中剔除。 16.根据权利要求13所述的方法， 其特 征在于： 其中， 辐照缺陷数量分析包括： 确定辐照 缺陷的最大数量和辐照 缺陷达到稳定状态时的辐照存活缺陷数量， 并计算辐 照缺陷存活率。 17.根据权利要求16所述的方法， 其特 征在于： 其中， 辐照缺陷团簇分析包括： 根据所述结果的最后一帧， 计算辐照缺陷成团份额。 18.根据权利要求17 所述的方法， 其特 征在于： 将位于同一能量区间的所述初级离位原子引发的级联碰撞过程的所述分析结果进行 汇总， 建立与所述同一能量区间对应的辐照缺陷数据库。 19.根据权利要求18所述的方法， 其特 征在于： 将各个能量区间对应的所述辐照 缺陷数据库进行统计分析， 获得在所述初级离位原子 能谱下的辐照缺陷存活率和 辐照缺陷成团份额。 20.一种模拟系统， 其特 征在于： 包括：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114996970 A 3