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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(Marching Cube)实现了三维空间剂量率等值面绘制;(3)基于三维纹理体绘制技术实现了三维空间剂量率体绘制。在此基础上采用OGRE三维图形引擎开发了三维空间剂量率可视化模块DoseViusal。最后,本文利用VS2010开发工具,耦合了剂量计算与可视化模块,并结合Qt图形用户界面库开发了三维空间剂量率计算与可视化系统(Radiation Calculation and Visualization System, RCVS)。为验证三维空间剂量率计算与可视化系统的可靠性与有效性,研究中设计了单层与多层屏蔽辐射场模型,利用RCVS计算辐射场剂量分布,并与蒙特卡洛程序MCNP5进行对比分析。然后结合虚拟核设施三维模型,进行三维空间剂量率可视化。仿真结果表明,RCVS能够快速准确地计算与形象地显示三维空间剂量率分布,该系统可以运用于辐射防护培训以及核设施维修、退役等领域。