三維輻射場劑量計算與可視化技術(shù)研究
發(fā)布時間：2020-12-21 11:59
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,隨著計算機(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)利用計算機(jī)模擬核設(shè)施復(fù)雜的輻射環(huán)境,并利用計算機(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(shè)施維修與退役方案的制定與優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)用于屏蔽設(shè)計與輻射安全分析領(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。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(shí)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...
【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：96 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１點(diǎn)核方法幾何模型??
ＰＰ、ＲＣ、ＲＥＣ、圓臺體（ＴＲＣ）、正角鍥（ＷＥＤ）以及任意多面圖形元素越豐富，則可以描述越復(fù)雜的幾何空基本體。指定圖形元素在空間中的位置與尺寸后，體按照建立的先后順序給予不同的編號。??子區(qū)域。在基本體編號前附上“＋”或者后，表示在基本體內(nèi)部，“＋”表示在基本體外部。??域。若千子區(qū)域用布爾邏輯符“ＡＮＤ”與“ＯＲ”示區(qū)域是兩個子區(qū)域的交集（通常省略ＡＮＤ），。至此，可以描述復(fù)雜的輻射場幾何空間。??幾何體為基礎(chǔ)，運(yùn)用布爾連接運(yùn)算符對其進(jìn)行組場幾何結(jié)構(gòu)。如圖２．２中所示的組合幾何圖形，的正圓柱體，若圓柱體的材料相同，則構(gòu)成２個以分別表示為：－５＋１＋２＋３＋４與－１０Ｒ－２０Ｒ－３０Ｒ－４
（ｇ）橢球體?（ｈ）正交鍥?（ｉ）任意多面體??圖２．３屏蔽基本幾何體??在實(shí)際屏蔽結(jié)構(gòu)中，正圓柱體、正橢圓柱體與圓臺的軸向向量通常都與坐標(biāo)??軸平行。此時其相關(guān)參數(shù)能夠得到簡化，且求解伽馬射線平均自由程的算法也能??夠因此簡化。故在屏蔽幾何體庫中增加了軸向平行于坐標(biāo)的正圓柱體、正橢圓柱??體以及正圓臺體等元素。各種基本幾何體描述參數(shù)如表２．１所示。?????表２．１基本幾何體幾何描述參數(shù)???編號標(biāo)識符?參數(shù)?描述??１?ＳＰＨ?Ｃｘ?Ｃｙ?Ｃｚ?Ｒ?球心為（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ），半徑為Ｒ的球體??Ｘｍｉｎ?Ｘｍａｘ?Ｙｍｉｎ?Ｙｍａｘ??２?ＲＰＰ?邊界為指定參數(shù)的平行六面體??Ｚｍｉｎ?Ｚｍａｘ??底面中心為（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ），中心軸為??３?ＲＣＣ?Ｃｘ?Ｃｙ?Ｃｚ?Ｈｘ?Ｈｙ?Ｈｚ?Ｒ???（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），半徑為Ｒ的圓柱??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于并行技術(shù)的人體外照射實(shí)時精確劑量評估方法[J]. 尚雷明,李廷,何桃,龍鵬程,胡麗琴,吳宜燦,FDS團(tuán)隊. 輻射研究與輻射工藝學(xué)報. 2014(04)
[2]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電廠仿真中的應(yīng)用[J]. 劉鵬飛,楊燕華,楊永木,段東東,羅杰. 原子能科學(xué)技術(shù). 2008(S1)
[3]基于移動立方體法的礦體三維繪制技術(shù)[J]. 李春民,李仲學(xué),王云海,張興凱. 礦業(yè)研究與開發(fā). 2006(03)
[4]反應(yīng)堆主回路設(shè)備間輻射屏蔽設(shè)計方法述評[J]. 李春槐. 核動力工程. 2003(05)
[5]屏蔽計算中的組合幾何和射線跟蹤方法[J]. 張立吾,李春槐,張玉琴. 核動力工程. 1989(02)
博士論文
[1]核與輻射安全集成仿真方法與技術(shù)研究[D]. 何桃.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
碩士論文
[1]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中的應(yīng)用研究[D]. 王曉靜.合肥工業(yè)大學(xué) 2010
[2]三維數(shù)據(jù)場可視化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 黃易.哈爾濱工程大學(xué) 2006
本文編號：2929789
【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：96 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１點(diǎn)核方法幾何模型??
ＰＰ、ＲＣ、ＲＥＣ、圓臺體（ＴＲＣ）、正角鍥（ＷＥＤ）以及任意多面圖形元素越豐富，則可以描述越復(fù)雜的幾何空基本體。指定圖形元素在空間中的位置與尺寸后，體按照建立的先后順序給予不同的編號。??子區(qū)域。在基本體編號前附上“＋”或者后，表示在基本體內(nèi)部，“＋”表示在基本體外部。??域。若千子區(qū)域用布爾邏輯符“ＡＮＤ”與“ＯＲ”示區(qū)域是兩個子區(qū)域的交集（通常省略ＡＮＤ），。至此，可以描述復(fù)雜的輻射場幾何空間。??幾何體為基礎(chǔ)，運(yùn)用布爾連接運(yùn)算符對其進(jìn)行組場幾何結(jié)構(gòu)。如圖２．２中所示的組合幾何圖形，的正圓柱體，若圓柱體的材料相同，則構(gòu)成２個以分別表示為：－５＋１＋２＋３＋４與－１０Ｒ－２０Ｒ－３０Ｒ－４
（ｇ）橢球體?（ｈ）正交鍥?（ｉ）任意多面體??圖２．３屏蔽基本幾何體??在實(shí)際屏蔽結(jié)構(gòu)中，正圓柱體、正橢圓柱體與圓臺的軸向向量通常都與坐標(biāo)??軸平行。此時其相關(guān)參數(shù)能夠得到簡化，且求解伽馬射線平均自由程的算法也能??夠因此簡化。故在屏蔽幾何體庫中增加了軸向平行于坐標(biāo)的正圓柱體、正橢圓柱??體以及正圓臺體等元素。各種基本幾何體描述參數(shù)如表２．１所示。?????表２．１基本幾何體幾何描述參數(shù)???編號標(biāo)識符?參數(shù)?描述??１?ＳＰＨ?Ｃｘ?Ｃｙ?Ｃｚ?Ｒ?球心為（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ），半徑為Ｒ的球體??Ｘｍｉｎ?Ｘｍａｘ?Ｙｍｉｎ?Ｙｍａｘ??２?ＲＰＰ?邊界為指定參數(shù)的平行六面體??Ｚｍｉｎ?Ｚｍａｘ??底面中心為（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ），中心軸為??３?ＲＣＣ?Ｃｘ?Ｃｙ?Ｃｚ?Ｈｘ?Ｈｙ?Ｈｚ?Ｒ???（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ），半徑為Ｒ的圓柱??
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于并行技術(shù)的人體外照射實(shí)時精確劑量評估方法[J]. 尚雷明,李廷,何桃,龍鵬程,胡麗琴,吳宜燦,FDS團(tuán)隊. 輻射研究與輻射工藝學(xué)報. 2014(04)
[2]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電廠仿真中的應(yīng)用[J]. 劉鵬飛,楊燕華,楊永木,段東東,羅杰. 原子能科學(xué)技術(shù). 2008(S1)
[3]基于移動立方體法的礦體三維繪制技術(shù)[J]. 李春民,李仲學(xué),王云海,張興凱. 礦業(yè)研究與開發(fā). 2006(03)
[4]反應(yīng)堆主回路設(shè)備間輻射屏蔽設(shè)計方法述評[J]. 李春槐. 核動力工程. 2003(05)
[5]屏蔽計算中的組合幾何和射線跟蹤方法[J]. 張立吾,李春槐,張玉琴. 核動力工程. 1989(02)
博士論文
[1]核與輻射安全集成仿真方法與技術(shù)研究[D]. 何桃.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
碩士論文
[1]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在核電站輻射防護(hù)中的應(yīng)用研究[D]. 王曉靜.合肥工業(yè)大學(xué) 2010
[2]三維數(shù)據(jù)場可視化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 黃易.哈爾濱工程大學(xué) 2006
本文編號：2929789
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