三维辐射场剂量计算与可视化技术研究

发布时间：2020-12-21 11:59

　　在核能与核技术的发展过程中,核安全与辐射防护一直是全社会关注的焦点。如何有效地降低人员在核设施维修以及退役等过程中所接受的辐射照射是辐射防护的主要内容之一。同时,随着计算机硬件及其相关技术的快速发展,虚拟现实技术在辐射防护领域得到了广泛运用。虚拟现实技术利用计算机模拟核设施复杂的辐射环境,并利用计算机图形学技术将剂量率分布以图形的方式显示在虚拟场景中,并能够事先评估虚拟人员所接受的辐射剂量,从而为核设施维修与退役方案的制定与优化提供科学依据。点核方法与蒙特卡洛方法是计算辐射场剂量率分布的主要算法。点核方法通过引入累积因子来考虑散射光子对辐射量的影响,具有很高的计算效率,因此广泛运用于屏蔽设计与辐射安全分析领域。本文以点核方法为基础,建立了累积因子、质量衰减因子以及通量率-剂量率转换因子数据库,优化平均自由程求解算法,扩充放射源几何类型,采用并行计算提高了剂量计算效率,并利用C++编程语言开发了辐射场三维空间剂量率分布快速计算模块PKShield。在三维空间辐射场剂量率可视化方面,本文采用了三种不同的方案:（1）基于二维纹理映射方法实现了某一高度的平面剂量率绘制;（2）基于移动立方体算法... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１点核方法几何模型??

ＰＰ、ＲＣ、ＲＥＣ、圆台体（ＴＲＣ）、正角锲（ＷＥＤ）以及任意多面图形元素越丰富，则可以描述越复杂的几何空基本体。指定图形元素在空间中的位置与尺寸后，体按照建立的先后顺序给予不同的编号。??子区域。在基本体编号前附上“＋”或者后，表示在基本体内部，“＋”表示在基本体外部。??域。若千子区域用布尔逻辑符“ＡＮＤ”与“ＯＲ”示区域是两个子区域的交集（通常省略ＡＮＤ），。至此，可以描述复杂的辐射场几何空间。??几何体为基础，运用布尔连接运算符对其进行组场几何结构。如图２．２中所示的组合几何图形，的正圆柱体，若圆柱体的材料相同，则构成２个以分别表示为：－５＋１＋２＋３＋４与－１０Ｒ－２０Ｒ－３０Ｒ－４

（ｇ）椭球体?（ｈ）正交锲?（ｉ）任意多面体??图２．３屏蔽基本几何体??在实际屏蔽结构中，正圆柱体、正椭圆柱体与圆台的轴向向量通常都与坐标??轴平行。此时其相关参数能够得到简化，且求解伽马射线平均自由程的算法也能??够因此简化。故在屏蔽几何体库中增加了轴向平行于坐标的正圆柱体、正椭圆柱??体以及正圆台体等元素。各种基本几何体描述参数如表２．１所示。?????表２．１基本几何体几何描述参数???编号标识符?参数?描述??１?ＳＰＨ?Ｃｘ?Ｃｙ?Ｃｚ?Ｒ?球心为（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ），半径为Ｒ的球体??Ｘｍｉｎ?Ｘｍａｘ?Ｙｍｉｎ?Ｙｍａｘ??２?ＲＰＰ?边界为指定参数的平行六面体??Ｚｍｉｎ?Ｚｍａｘ??底面中心为（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ），中心轴为??３?ＲＣＣ?Ｃｘ?Ｃｙ?Ｃｚ?Ｈｘ?Ｈｙ?Ｈｚ?Ｒ???（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），半径为Ｒ的圆柱??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于并行技术的人体外照射实时精确剂量评估方法[J]. 尚雷明,李廷,何桃,龙鹏程,胡丽琴,吴宜灿,FDS团队.  辐射研究与辐射工艺学报. 2014(04)
[2]虚拟现实技术在核电厂仿真中的应用[J]. 刘鹏飞,杨燕华,杨永木,段东东,罗杰.  原子能科学技术. 2008(S1)
[3]基于移动立方体法的矿体三维绘制技术[J]. 李春民,李仲学,王云海,张兴凯.  矿业研究与开发. 2006(03)
[4]反应堆主回路设备间辐射屏蔽设计方法述评[J]. 李春槐.  核动力工程. 2003(05)
[5]屏蔽计算中的组合几何和射线跟踪方法[J]. 张立吾,李春槐,张玉琴.  核动力工程. 1989(02)

博士论文
[1]核与辐射安全集成仿真方法与技术研究[D]. 何桃.中国科学技术大学 2014

硕士论文
[1]虚拟现实技术在核电站辐射防护中的应用研究[D]. 王晓静.合肥工业大学 2010
[2]三维数据场可视化关键技术研究[D]. 黄易.哈尔滨工程大学 2006



本文编号：2929789