虚拟现实技术在核电站辐射防护中的应用研究

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1、合肥工业大学硕士学位论文虚拟现实技术在核电站辐射防护中的应用研究姓名：王晓静申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：罗月童20100401虚拟现实技术在核电站辐射防护中的应用研究摘要核电与水电、火电一起，并称为世界电力工业三大支柱，它具有清洁、技术成熟、供应能力强等优点。我国早在2004年就制定了2020年前的核电发展规划并对其大力扶持，将核发电量提高到全国总发电量的6％。辐射防护是核电站安全生产与日常维护中必须要考虑的一个重要问题。优化辐射防护设计有利于保护工人、提高维修效率，因此伴

2、随着核电技术的发展，辐射防护越来越受重视。虚拟现实技术因具有沉浸感、交互性等优点，广泛应用于人员培训、仿真等方面。辐射防护是虚拟现实技术的重要应用领域。通过对国内外的虚拟现实技术在核辐射防护领域的应用现状的调研，与华北电力大学合作设计开发了一个基于VR的辐射防护原型系统，本文对该系统的架构及关键技术进行介绍。主要内容包括：(1)完成系统结构的设计：包括三维虚拟主程序、后台剂量计算模块及数据库文件系统三部分。后台剂量计算模块负责对厂房空间内的辐射剂量分布情况进行计算；三维虚拟主程序负责厂房的仿真、

3、维修工序的模拟及剂量计算结果的可视化，此外，还包括与后台计算模块的接口设计；数据库文件系统是以上两个模块相互沟通的桥梁，包括三维模型文件及计算模块的输入输出文件等。(2)基于Ogre的体数据可视化：基于Ogre渲染引擎，研究将核电站厂房内的辐射剂量分布情况用科学计算可视化的手段显示到核电站虚拟场景中，用以指导维修人员确定维修方案。本文主要采用基于三维纹理的体绘制方法，结合图形硬件进行渲染，提出了一种基于View．Aligned的切片计算方法。(3)在Ogre三维仿真引擎的基础上开发出一套原型系统

4、，作为以上研究内容的具体试验，验证了研究的正确性，并取得良好效果。关键词：虚拟现实；辐射防护；直接体绘制；光线投射法；三维纹理ResearchOilApplicationofVRTechnologyinRadiationProtectionAbstractNuclearpowertogetherwithhydropowerandthermalpower，arethethreepillarsofElectricityIndustry．Thereareseveraladvantagesofnucle

5、arpower，includingcleanness，welldevelopedtechniquesandsupplycapacity．Asearlyasin2004，Chinesegovernmenthasmadeaplanofnuclearpowerdevelopmentbefore2020--increasenuclearpowergeneratingcapacityby6％ofthecountry’Stotalpowergeneratingcapacity，andwillstrongly

6、supportit．RadiationProtectionmustbeconsideredinsafeproductionanddailymaintenanceinnuclearpowerplant．BecauseRadiationProtectiondesignoptimizationisimportantforworkers’protectionandimprovingmaintenanceefficiency,itisgettingmoreandmoreattentionwithdevel

7、opmentofnuclearpowertechnology．VR(Virtual—Reality)hasmanyadvantagessuchasimmersingandinteracting，SOithasbeenwidelyappliedintrainingandsimulation．RadiationprotectionisoneofimportantapplicationfieldsofVR．BysurveyingVR’SapplicationinRadiationProtectiona

8、thomeandabroad，aVR—basedRadiationProtectionprototypesystemhasbeendesignedanddevelopedwithcooperationwithNCEPU．Thedissertationisaboutthesystem’Sarchitectureandsomekeytechnologies．Maincontentsincluding：(1)SystemArchitectureDesign：Thesystemconsistsofthe