大規(guī)模輻射場景三維實時仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在先進核能系統(tǒng)的設(shè)計以及現(xiàn)役核電站的運維、延壽、退役工作中，核電安全標準對涉核作業(yè)方案的設(shè)計和工作人員的綜合素質(zhì)提出更高的要求。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，以模擬推演形式的大規(guī)模輻射場景三維實時仿真，能真實地模擬工作環(huán)境、沉浸式交互體驗作業(yè)方案、評估人員輻射受照風險，已成為快速地設(shè)計與分析核領(lǐng)域作業(yè)方案和虛擬培訓工作人員的一種重要手段，但依然存在三維輻射場景因設(shè)備模型結(jié)構(gòu)復雜繁多而無法實時渲染、缺乏便捷高效的三維人機交互方式，人員受照劑量評

2、估耗時嚴重等問題亟待解決。
　　針對上述問題，本文在調(diào)研國內(nèi)外核領(lǐng)域仿真研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對涉核作業(yè)及核領(lǐng)域三維實時仿真存在的問題，進行了深入的研究，基于超級蒙特卡羅核計算仿真軟件系統(tǒng)SuperMC實現(xiàn)了針對大規(guī)模輻射場景的沉浸式三維實時仿真和精確受照劑量仿真評估，主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點如下:
　　1)提出了基于K-dimensionaltree（KD樹）的大規(guī)模輻射場景快速構(gòu)建與優(yōu)化管理方法以及基于雙目視覺方法的場景立體渲

3、染方法，發(fā)展了面向核設(shè)施大規(guī)模輻射場景的實時交互渲染方法，實現(xiàn)了大規(guī)模虛擬場景實時交互渲染，結(jié)合六自由度三維人機交互，提高了人員作業(yè)方案設(shè)計與優(yōu)化的效率。
　　2)提出并實現(xiàn)了基于統(tǒng)一計算框架(Computeunifieddevicearchitecture，CUDA)的多人協(xié)同作業(yè)受照劑量實時評估方法。本文基于CUDA的流處理器、共享顯存硬件框架和并行計算流程模型，發(fā)展了輻射環(huán)境中人體體素級受照劑量的并行計算方法，顯著降低百萬量