三維輻射場劑量計算與可視化技術研究.pdf

1、在核能與核技術的發(fā)展過程中，核安全與輻射防護一直是全社會關注的焦點。如何有效地降低人員在核設施維修以及退役等過程中所接受的輻射照射是輻射防護的主要內(nèi)容之一。同時，隨著計算機硬件及其相關技術的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術在輻射防護領域得到了廣泛運用。虛擬現(xiàn)實技術利用計算機模擬核設施復雜的輻射環(huán)境，并利用計算機圖形學技術將劑量率分布以圖形的方式顯示在虛擬場景中，并能夠事先評估虛擬人員所接受的輻射劑量，從而為核設施維修與退役方案的制定與優(yōu)化提供科學

2、依據(jù)。
　　點核方法與蒙特卡洛方法是計算輻射場劑量率分布的主要算法。點核方法通過引入累積因子來考慮散射光子對輻射量的影響，具有很高的計算效率，因此廣泛運用于屏蔽設計與輻射安全分析領域。本文以點核方法為基礎，建立了累積因子、質(zhì)量衰減因子以及通量率-劑量率轉(zhuǎn)換因子數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化平均自由程求解算法，擴充放射源幾何類型，采用并行計算提高了劑量計算效率，并利用C++編程語言開發(fā)了輻射場三維空間劑量率分布快速計算模塊PKShield。
　

3、　在三維空間輻射場劑量率可視化方面，本文采用了三種不同的方案：
　　（1）基于二維紋理映射方法實現(xiàn)了某一高度的平面劑量率繪制；
　　（2）基于移動立方體算法（Marching Cube）實現(xiàn)了三維空間劑量率等值面繪制；
　?。?）基于三維紋理體繪制技術實現(xiàn)了三維空間劑量率體繪制。
　　在此基礎上采用 OGRE三維圖形引擎開發(fā)了三維空間劑量率可視化模塊DoseViusal。最后，本文利用VS2010開發(fā)工具，耦合了

4、劑量計算與可視化模塊，并結合 Qt圖形用戶界面庫開發(fā)了三維空間劑量率計算與可視化系統(tǒng)（Radiation Calculation and Visualization System，RCVS）。
　　為驗證三維空間劑量率計算與可視化系統(tǒng)的可靠性與有效性，研究中設計了單層與多層屏蔽輻射場模型，利用 RCVS計算輻射場劑量分布，并與蒙特卡洛程序MCNP5進行對比分析。然后結合虛擬核設施三維模型，進行三維空間劑量率可視化。仿真結果表明，R