基于并行技术的外照射剂量实时精确评估方法研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina〒位论文子并行技求的外照射别量实肘精确论文题目评诂方法研光王静作者姓名核科学与技术学科专业胡丽琴到教授龙鸩程到研免导师姓名〇一五年六月完成时间肀科孝敖水丈嗲硕士学位论文基于并行技术的外照射剂量实时精确评估方法研究作者姓名：王静学科专业：核科学与技术导师姓名：胡丽琴副教授龙鹏程副研宄员完成时间：二〇一五年六月二曰UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'sdegreeReal-timea

2、ndAccurateEvaluationMethodofExternalIrradiationDoseBasedonParallelTechnologyAuthor'sName：：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大

3、学拥有学位论文的部分使用权，卩：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。开口保密（年）作者签名：一傳导师签名：签字曰期签字日期摘要摘要涉核作业人员的外照射防护是辐射安全重点关注的问题之一。基于虚拟现实技术的核与辐射环境下人员作业过程仿真和剂量预评估己被应用于涉核作业方案设计与优化中。作业过程仿真中

4、的剂量评估方法多是以降低计算精度为代价来确保计算效率，无法实现高精度实时剂量评估，亦无法用于多角色个人有效剂量的评估。为解决上述问题，本文基于单机多核并行技术和并行技术进行了基于体素模型的外照射实时剂量评估方法的并行研宄。分解其中时间开销较大的且符合并行计算特点的任务，首先由线程并行完成器官对应的通量剂量转换因子的读取和计算，负责计算器官的体素的全部线程通过共享存储方式调用计算结果；由单一线程完成辐射场数据信息的获取和计算，通过共享存储方式完成全部线程对该计算结果的拷贝。其次将参与计算的体素的世界坐标位置的索引任务均分给每个线程，线程负责计算

5、体素所对应的剂量值。最后通过线程归并体素的剂量值来计算敏感器官或组织的当量剂量，单人人体有效剂量的计算由单一线程完成，多角色个人有效剂量的计算任务由线程并行分解。最终实现高精度实时剂量评估方法并扩展成多人协作时的多角色个人有效剂量和集体剂量的评估方法。本文选取国际辐射防护委员会发布的号报告中公开的最新的体素模型为计算模型，以加速器驱动次临界系统散裂靶更换方案仿真为例，实时计算作业人员的器官当量剂量、最大剂量率和人体有效剂量，实现个敏感器官或组织的当量剂量的计算和人体有效剂量的实时计算，一次计算时间在毫秒，满足实时仿真要求的毫秒以内。验证了实时

6、剂量评估算法的正确性和实用性，同时验证了靶窗更换方案的合理性和可行性。基于并行技术的外照射实时剂量评估方法可以辅助设计和优化涉核工作方案，为降低辐射环境下工作人员受到的辐射危害提供了一种有效的解决方案。关键词：剂量评估；并行；单机多核并行；体素模型；虚拟仿真本论文工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家计划支持。AbstractAbstractNuclearinvolvedstaff'sexternalirradiationprotectionisoneofpeople'sattentionsinradiationsafetyfield.V

7、irtualsimulationbasedonvirtualrealitytechnologyallowsoperationtrainingandtheworkprogrammersimulation.Thecurrentdoseassessmentmethodsaretoreducethecostofcalculationaccuracytoensurecomputationalefficiency.Buttheabovemethodscannotbeusedforhighprecisionreal-timedosecalculationa

8、ndvirtualsimulationofmorethanonepersonatatime.Tosolvetheabove-mentionedproblem,the