NuclideManager.js•14.8 kB
/**
* 子孫核種自動補間ユーティリティ
* マニフェスト enhanced_features.nuclide_management に基づく実装
*/
import fs from 'fs/promises';
import path from 'path';
import { logger } from './logger.js';
class NuclideManager {
constructor(options = {}) {
this.contributionThreshold = options.contribution_threshold || 0.05;
this.userConfirmation = options.user_confirmation !== false;
this.databaseFile = options.database_file || 'data/ICRP-07.NDX';
this.nuclideData = new Map();
this.decayChains = new Map();
}
/**
* ICRP-07データベースの読み込み
*/
async loadNuclideDatabase() {
try {
logger.info('ICRP-07データベースを読み込み中...', {
databaseFile: this.databaseFile
});
const dataPath = path.resolve(this.databaseFile);
logger.info('データベースファイル解決パス', { dataPath });
// ファイル存在確認
await fs.access(dataPath);
const content = await fs.readFile(dataPath, 'utf8');
logger.info('ファイル読み込み完了', {
fileSize: content.length,
lineCount: content.split('\n').length
});
this.parseICRPData(content);
logger.info(`核種データベース読み込み完了`, {
totalNuclides: this.nuclideData.size,
decayChains: this.decayChains.size,
// サンプル核種の表示
sampleNuclides: Array.from(this.nuclideData.keys()).slice(0, 5)
});
} catch (error) {
logger.error('核種データベースの読み込みエラー', {
error: error.message,
databaseFile: this.databaseFile,
resolvedPath: path.resolve(this.databaseFile)
});
throw new Error(`核種データベース読み込み失敗: ${error.message}`);
}
}
/**
* ICRP-07データの解析
* @param {string} content - ファイル内容
*/
parseICRPData(content) {
const lines = content.split('\n');
let parsedCount = 0;
for (let i = 0; i < lines.length; i++) {
const line = lines[i];
// より適切なヘッダー行スキップ
if (i === 0 || line.length < 100 || line.includes('Copyright')) continue;
try {
const nuclide = this.parseNuclideLine(line);
if (nuclide && nuclide.name) {
this.nuclideData.set(nuclide.name, nuclide);
parsedCount++;
// 崩壊チェーンの構築
if (nuclide.daughters && nuclide.daughters.length > 0) {
this.decayChains.set(nuclide.name, nuclide.daughters);
}
}
} catch (parseError) {
// 個別行の解析エラーは警告レベル
logger.warn('核種行の解析をスキップ', {
lineNumber: i + 1,
line: line.substring(0, 50),
error: parseError.message
});
}
}
logger.info(`核種データ解析完了: ${parsedCount}個の核種を読み込み`);
}
/**
* 核種行の解析
* @param {string} line - ICRP-07形式の行
* @returns {Object|null} 核種データ
*/
parseNuclideLine(line) {
// ICRP-07形式: 実際のデータ構造に基づく解析
if (line.length < 150) return null;
const name = line.substring(0, 7).trim().replace('-', ''); // Cs-137 → Cs137
const halfLife = line.substring(7, 15).trim();
const decayMode = line.substring(15, 25).trim();
// 子孫核種情報の抽出 (正確な位置に基づく)
const daughters = [];
// 第1子孫核種: 位置47から
const daughter1Name = line.substring(47, 54).trim().replace('-', '');
const daughter1Index = parseInt(line.substring(54, 60).trim()) || 0;
const daughter1Ratio = this.parseScientificNumber(line.substring(60, 71).trim());
if (daughter1Name && daughter1Ratio > 0 && daughter1Ratio >= this.contributionThreshold) {
// 安定核種でない場合のみ追加
if (this.isRadioactiveDaughter(daughter1Name, daughter1Index)) {
daughters.push({
name: daughter1Name,
branchingRatio: daughter1Ratio,
index: daughter1Index
});
}
}
// 第2子孫核種: 位置72から
const daughter2Name = line.substring(72, 79).trim().replace('-', '');
const daughter2Index = parseInt(line.substring(79, 85).trim()) || 0;
const daughter2Ratio = this.parseScientificNumber(line.substring(85, 96).trim());
if (daughter2Name && daughter2Ratio > 0 && daughter2Ratio >= this.contributionThreshold) {
if (this.isRadioactiveDaughter(daughter2Name, daughter2Index)) {
daughters.push({
name: daughter2Name,
branchingRatio: daughter2Ratio,
index: daughter2Index
});
}
}
// 第3子孫核種: 位置97から
const daughter3Name = line.substring(97, 104).trim().replace('-', '');
const daughter3Index = parseInt(line.substring(104, 110).trim()) || 0;
const daughter3Ratio = this.parseScientificNumber(line.substring(110, 121).trim());
if (daughter3Name && daughter3Ratio > 0 && daughter3Ratio >= this.contributionThreshold) {
if (this.isRadioactiveDaughter(daughter3Name, daughter3Index)) {
daughters.push({
name: daughter3Name,
branchingRatio: daughter3Ratio,
index: daughter3Index
});
}
}
return {
name,
halfLife,
decayMode,
daughters,
line: line // デバッグ用に元の行を保持
};
}
/**
* 科学的記数法の解析
* @param {string} str - 科学的記数法の文字列
* @returns {number} 数値
*/
parseScientificNumber(str) {
if (!str || str.trim() === '') return 0;
// スペースを除去し、標準的な科学的記数法に変換
const cleaned = str.replace(/\s+/g, '');
// ICRP-07の特殊な記数法 (例: 9.4399E-01) への対応
try {
return parseFloat(cleaned);
} catch {
return 0;
}
}
/**
* 線源インベントリに子孫核種を自動追加
* @param {Array} inventory - 既存のインベントリ配列
* @returns {Object} 補間結果
*/
async autoCompleteDaughters(inventory) {
try {
logger.info('子孫核種自動補間を開始', { originalCount: inventory.length });
if (this.nuclideData.size === 0) {
await this.loadNuclideDatabase();
}
const additions = [];
const warnings = [];
for (const sourceNuclide of inventory) {
const parentName = this.normalizeNuclideName(sourceNuclide.nuclide);
const parentData = this.nuclideData.get(parentName);
if (!parentData || !parentData.daughters) {
continue;
}
// 重要な子孫核種の特定
for (const daughter of parentData.daughters) {
if (daughter.branchingRatio >= this.contributionThreshold) {
// 既存インベントリに含まれていないかチェック
const existingDaughter = inventory.find(inv =>
this.normalizeNuclideName(inv.nuclide) === daughter.name
);
if (!existingDaughter) {
// 世俗平衡を仮定した放射能計算
const daughterActivity = sourceNuclide.radioactivity * daughter.branchingRatio;
additions.push({
nuclide: daughter.name,
radioactivity: daughterActivity,
parent: parentName,
branchingRatio: daughter.branchingRatio,
equilibriumType: this.determineEquilibriumType(parentData, daughter)
});
logger.info('子孫核種を追加', {
parent: parentName,
daughter: daughter.name,
ratio: daughter.branchingRatio,
activity: daughterActivity
});
}
}
}
}
// 特別な核種に対する追加チェック
this.handleSpecialCases(inventory, additions);
return {
success: true,
originalCount: inventory.length,
additionsCount: additions.length,
additions,
warnings,
requiresConfirmation: this.userConfirmation && additions.length > 0
};
} catch (error) {
logger.error('子孫核種自動補間エラー', { error: error.message });
throw new Error(`子孫核種補間失敗: ${error.message}`);
}
}
/**
* 子孫核種が放射性かどうかを判定
* @param {string} daughterName - 子孫核種名
* @param {number} daughterIndex - ICRP-07データベース内のインデックス
* @returns {boolean} 放射性の場合true、安定核種の場合false
*/
isRadioactiveDaughter(daughterName, daughterIndex) {
// インデックスが0の場合は安定核種
if (daughterIndex === 0) {
logger.debug('安定核種として判定', {
nuclideName: daughterName,
index: daughterIndex
});
return false;
}
// データベース内に該当核種が存在するかチェック
const daughterData = this.nuclideData.get(daughterName);
if (!daughterData) {
logger.debug('データベースに存在しない核種は安定核種として判定', {
nuclideName: daughterName
});
return false;
}
logger.debug('放射性核種として判定', {
nuclideName: daughterName,
index: daughterIndex
});
return true;
}
/**
* 核種名の正規化
* @param {string} nuclideName - 核種名
* @returns {string} 正規化された核種名
*/
normalizeNuclideName(nuclideName) {
// Cs-137 → Cs137, Cs_137 → Cs137, Ba-137m → Ba137m などの変換
return nuclideName.replace(/[-_]/g, '');
}
/**
* 平衡タイプの決定
* @param {Object} parentData - 親核種データ
* @param {Object} daughterData - 子孫核種データ
* @returns {string} 平衡タイプ
*/
determineEquilibriumType(parentData, daughterData) {
// 簡略化された平衡判定
const parentHalfLife = this.parseHalfLife(parentData.halfLife);
if (parentHalfLife > 3.154e10) { // 1000年以上
return 'secular_equilibrium';
} else if (parentHalfLife > 3.154e7) { // 1年以上
return 'transient_equilibrium';
} else {
return 'no_equilibrium';
}
}
/**
* 半減期の解析（簡略版）
* @param {string} halfLifeStr - 半減期文字列
* @returns {number} 半減期（秒）
*/
parseHalfLife(halfLifeStr) {
// 実装は簡略化 - 実際にはより複雑な解析が必要
if (halfLifeStr.includes('y')) {
return parseFloat(halfLifeStr) * 3.154e7; // 年→秒
} else if (halfLifeStr.includes('d')) {
return parseFloat(halfLifeStr) * 86400; // 日→秒
} else if (halfLifeStr.includes('h')) {
return parseFloat(halfLifeStr) * 3600; // 時間→秒
} else {
return parseFloat(halfLifeStr) || 0;
}
}
/**
* 特別な核種ケースの処理
* @param {Array} inventory - インベントリ
* @param {Array} additions - 追加リスト
*/
handleSpecialCases(inventory, additions) {
for (const sourceNuclide of inventory) {
const nuclideName = this.normalizeNuclideName(sourceNuclide.nuclide);
// Cs-137の特別処理 (Ba-137mが重要)
if (nuclideName === 'Cs137') {
const ba137mExists = inventory.some(inv =>
this.normalizeNuclideName(inv.nuclide) === 'Ba137m'
) || additions.some(add => add.nuclide === 'Ba137m');
if (!ba137mExists) {
additions.push({
nuclide: 'Ba137m',
radioactivity: sourceNuclide.radioactivity * 0.9439, // 94.39%
parent: 'Cs137',
branchingRatio: 0.9439,
equilibriumType: 'secular_equilibrium',
specialCase: 'Cs137_Ba137m'
});
}
}
}
}
/**
* 核種データベースの統計情報
* @returns {Object} 統計情報
*/
getDatabaseStats() {
return {
totalNuclides: this.nuclideData.size,
decayChains: this.decayChains.size,
majorChains: Array.from(this.decayChains.entries())
.filter(([_, daughters]) => daughters.length > 0)
.map(([parent, daughters]) => ({
parent,
daughterCount: daughters.length
}))
};
}
}
export default NuclideManager;