核设施虚拟辐射场中个人受照剂量评估方法研究

摘要

随着我国核电技术的广泛应用，以及国外核事故的前车之鉴，核安全与辐射防护逐步成为社会和工作人员所关注的问题，在辐射实践正当化的前提下，有效的减少工作人员受到的辐射照射是辐射防护的主要任务。近些年来，随着虚拟现实技术的不断发展，已经被应用到核技术领域，通过虚拟现实技术可以事先对工作人员的个人受照剂量进行预评估，为核设施退役工程实施或应急维修工作方案的制定与优化提供数据基础，是减少工作人员职业照射的一种有效途径。本文在此背景下结合虚拟现实等技术，针对工作人员在核设施虚拟辐射场景中的个人受照剂量评估问题，展开了深入的研究。主要工作如下:
　　1.以核设施虚拟辐射场景中个人受照剂量评估为研究对象，充分地调研国内外辐射场中个人剂量评估方法，结合辐射防护相关理论知识，提出以器官监测点为主要思想的个人受照剂量评估方法，根据辐射场分布与工作方案，实时的计算出敏感器官当量剂量率与人体有效剂量率，以及整个方案的累积剂量。
　　2.深入地研究了骨骼动画技术、虚拟现实技术、数据可视化技术，设计了由剂量评估模块、虚拟场景搭建模块和仿真漫游模块三个模块组成的核设施虚拟辐射场中个人受照剂量评估虚拟仿真系统。该系统具有个人剂量评估、虚拟场景搭建、仿真漫游和人机交互等功能。
　　本研究结果表明所提出的核设施虚拟辐射场中个人剂量评估方法是有效的，为核设施场景中路径规划与工作方案优化提供技术支持。此外，所设计的核设施虚拟辐射场中个人受照剂量评估虚拟仿真系统可以实现用户在虚拟场景中进行自由漫游与方案漫游，并根据漫游的具体情况计算出工作人员相应的受照剂量，为工作人员提供一个安全、有效的平台，使其熟悉工作场景、了解工作任务。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 相关技术研究现状

1．2．1 个人受照剂量评估方法的研究现状

1．2．2 虚拟现实在辐射防护应用的研究现状

1．3 研究目标与主要任务

1．4 论文的主要内容与结构

第2章 辐射防护与虚拟现实相关理论

2．1 辐射防护理论

2．1．1 辐射防护的目的

2．1．2 辐射防护基本原则

2．1．3 辐射防护剂量学

2．2 虚拟现实相关理论

2．2．1 虚拟现实概述

2．2．2 虚拟现实系统的组成

2．2．3 虚拟现实系统的分类

2．3 本章小结

第3章 虚拟γ辐射场中剂量评估方法的设计与实现

3．1 辐射场剂量分布的计算

3．1．1 MCNP计算程序介绍

3．1．2 模型的建立

3．1．3 计算结果的输出与处理

3．2 个人受照剂量评估的思想

3．2．1 监测点的名称

3．2．2 监测点的设置方法

3．3 个人受照剂量评估的实现

3．3．1 γ辐射剂量的转换

3．3．2 插值方法的选择

3．3．3 组织器官剂量的处理

3．4 本章小结

第4章 虚拟辐射场中剂量评估系统的设计与实现

4．1 虚拟辐射场中剂量评估系统的总体设计

4．1．1 设计目标

4．1．2 设计功能

4．1．3 开发环境

4．2 三维模型与漫游动画的制作

4．2．1 三维模型的建立

4．2．2 人体模型的制作

4．2．3 动画的导入与合并

4．2．4 三维场景的导出

4．3 虚拟场景的设计与实现

4．3．1 Ogre结构框架

4．3．2 虚拟场景的设计与实现

4．3．3 辐射场平面可视化

4．4 仿真漫游模块的设计与实现

4．4．1 模块架构设计

4．4．2 自由漫游的设计与实现

4．4．3 方案漫游的设计与实现

4．4．4 碰撞检测的设计与实现

4．5 剂量评估模块的设计与实现

4．5．1 辐射场数据处理

4．5．2 器官监测点的获取

4．5．3 剂量评估的程序设计

4．5．4 计算结果的显示

4．5 本章小结

第5章 剂量评估系统的实现与测试

5．1 虚拟仿真系统的功能测试

5．1．1 主界面的介绍

5．1．2 模型与数据的导入

5．1．3 碰撞检测的效果

5．1．4 节点设置与方案漫游

5．1．5 计算结果显示与输出

5．2 虚拟辐射场中个人受照剂量评估方法的测试

5．2．1 案例描述

5．2．2 评估结果

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录