發(fā)布時間：2020-11-19 01:58

　　 涉核作業(yè)人員的外照射防護是輻射安全重點關注的問題之一。基于虛擬現(xiàn)實技術的核與輻射環(huán)境下人員作業(yè)過程仿真和劑量預評估已被應用于涉核作業(yè)方案設計與優(yōu)化中。作業(yè)過程仿真中的劑量評估方法多是以降低計算精度為代價來確保計算效率,無法實現(xiàn)高精度實時劑量評估,亦無法用于多角色個人有效劑量的評估。 為解決上述問題,本文基于單機多核并行技術和GPU并行技術進行了基于體素模型的外照射實時劑量評估方法的并行研究。分解其中時間開銷較大的且符合并行計算特點的任務,首先由線程并行完成器官對應的通量劑量轉(zhuǎn)換因子的讀取和計算,負責計算器官的體素的全部線程通過共享存儲方式調(diào)用計算結果；由單一線程完成輻射場數(shù)據(jù)信息的獲取和計算,通過共享存儲方式完成全部線程對該計算結果的拷貝。其次將參與計算的體素的世界坐標位置的索引任務均分給每個線程,線程負責計算體素所對應的劑量值。最后通過線程歸并體素的劑量值來計算敏感器官或組織的當量劑量,單人人體有效劑量的計算由單一線程完成,多角色個人有效劑量的計算任務由線程并行分解。最終實現(xiàn)高精度實時劑量評估方法并擴展成多人協(xié)作時的多角色個人有效劑量和集體劑量的評估方法。 本文選取國際輻射防護委員會發(fā)布的ICRP110號報告中公開的最新的ICRP體素模型為計算模型,以加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)散裂靶更換方案仿真為例,實時計算作業(yè)人員的器官當量劑量、最大劑量率和人體有效劑量,實現(xiàn)27個敏感器官或組織的當量劑量的計算和人體有效劑量的實時計算,一次計算時間在15毫秒,滿足實時仿真要求的40毫秒以內(nèi)。驗證了實時劑量評估算法的正確性和實用性,同時驗證了靶窗更換方案的合理性和可行性�；诓⑿屑夹g的外照射實時劑量評估方法可以輔助設計和優(yōu)化涉核工作方案,為降低輻射環(huán)境下工作人員受到的輻射危害提供了一種有效的解決方案。
【學位單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TL75
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 小結
    1.3 研究目標和意義
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究意義
    1.4 論文主要內(nèi)容和結構
第2章 理論與技術基礎
    2.1 輻射防護相關理論
        2.1.1 輻射防護的目的與原則
        2.1.2 電離輻射劑量學相關概念
        2.1.3 高精度劑量評估人體模型
    2.2 計算機并行技術
        2.2.1 單機多核并行技術
        2.2.2 GPU并行技術
    2.3 本章小結
第3章 基于單機并行的外照射人體劑量實時仿真評估方法
    3.1 引言
    3.2 基于單機多核并行的外照射人體劑量評估方法
        3.2.1 方法研究與設計
        3.2.2 詳細流程設計
        3.2.3 具體功能實現(xiàn)
        3.2.4 測試與分析
    3.3 基于GPU并行的外照射人體劑量實時評估方法
        3.3.1 方法研究與設計
        3.3.2 詳細流程設計
        3.3.3 具體功能實現(xiàn)
        3.3.4 測試與分析
    3.4 本章小結
第4章 加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)的應用與測試
    4.1 ADS系統(tǒng)散裂靶更換例題介紹
    4.2 實時劑量評估方法的應用場景搭建
        4.2.1 虛擬仿真
        4.2.2 場景搭建
    4.3 實時劑量評估方法的應用測試
        4.3.1 基于單機多核并行的劑量評估方法的應用測試
        4.3.2 基于GPU并行的劑量評估方法的應用測試
        4.3.3 結果討論與分析
    4.4 本章小結
第5章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的論文

【參考文獻】

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本文編號：2889527