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(guān)注的問題之一。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的核與輻射環(huán)境下人員作業(yè)過程仿真和劑量預(yù)評估已被應(yīng)用于涉核作業(yè)方案設(shè)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(shù)和GPU并行技術(shù)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(wù),首先由線程并行完成器官對應(yīng)的通量劑量轉(zhuǎn)換因子的讀取和計算,負責(zé)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(jié)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(jié)果的拷貝。其次將參與計算的體素的世界坐標(biāo)位置的索引任務(wù)均分給每個線程,線程負責(zé)計算體素所對應(yīng)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(dāng)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(wù)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(dāng)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(dāng)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。基于并行技術(shù)的外照射實時劑量評估方法可以輔助設(shè)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(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jié)
    1.3 研究目標(biāo)和意義
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究意義
    1.4 論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
第2章 理論與技術(shù)基礎(chǔ)
    2.1 輻射防護相關(guān)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(xué)相關(guān)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(shù)
        2.2.1 單機多核并行技術(shù)
        2.2.2 GPU并行技術(shù)
    2.3 本章小結(jié)
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(shè)計
        3.2.2 詳細流程設(shè)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(shè)計
        3.3.2 詳細流程設(shè)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(jié)
第4章 加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用測試
        4.3.1 基于單機多核并行的劑量評估方法的應(yīng)用測試
        4.3.2 基于GPU并行的劑量評估方法的應(yīng)用測試
        4.3.3 結(jié)果討論與分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文

【參考文獻】

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本文編號：2889527