三維輻射場(chǎng)劑量計(jì)算與可視化技術(shù)研究.pdf

1、在核能與核技術(shù)的發(fā)展過程中，核安全與輻射防護(hù)一直是全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。如何有效地降低人員在核設(shè)施維修以及退役等過程中所接受的輻射照射是輻射防護(hù)的主要內(nèi)容之一。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)硬件及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在輻射防護(hù)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)模擬核設(shè)施復(fù)雜的輻射環(huán)境，并利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)將劑量率分布以圖形的方式顯示在虛擬場(chǎng)景中，并能夠事先評(píng)估虛擬人員所接受的輻射劑量，從而為核設(shè)施維修與退役方案的制定與優(yōu)化提供科學(xué)

2、依據(jù)。
　　點(diǎn)核方法與蒙特卡洛方法是計(jì)算輻射場(chǎng)劑量率分布的主要算法。點(diǎn)核方法通過引入累積因子來考慮散射光子對(duì)輻射量的影響，具有很高的計(jì)算效率，因此廣泛運(yùn)用于屏蔽設(shè)計(jì)與輻射安全分析領(lǐng)域。本文以點(diǎn)核方法為基礎(chǔ)，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(kuò)充放射源幾何類型，采用并行計(jì)算提高了劑量計(jì)算效率，并利用C++編程語言開發(fā)了輻射場(chǎng)三維空間劑量率分布快速計(jì)算模塊PKShield。
　

3、　在三維空間輻射場(chǎng)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(shí)現(xiàn)了某一高度的平面劑量率繪制；
　　（2）基于移動(dòng)立方體算法（Marching Cube）實(shí)現(xiàn)了三維空間劑量率等值面繪制；
　　（3）基于三維紋理體繪制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維空間劑量率體繪制。
　　在此基礎(chǔ)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(jì)算與可視化模塊，并結(jié)合 Qt圖形用戶界面庫開發(fā)了三維空間劑量率計(jì)算與可視化系統(tǒng)（Radiation Calculation and Visualization System，RCVS）。
　　為驗(yàn)證三維空間劑量率計(jì)算與可視化系統(tǒng)的可靠性與有效性，研究中設(shè)計(jì)了單層與多層屏蔽輻射場(chǎng)模型，利用 RCVS計(jì)算輻射場(chǎng)劑量分布，并與蒙特卡洛程序MCNP5進(jìn)行對(duì)比分析。然后結(jié)合虛擬核設(shè)施三維模型，進(jìn)行三維空間劑量率可視化。仿真結(jié)果表明，R