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An efficient point kernel method for rapid dose evaluation in dynamic virtual environment
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AI
DOI：10.1088/1361-6498/ae300e.png)
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摘要
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动态虚拟环境中快速准确地评估伽马辐射剂量对于辐射防护和安全评估至关重要。由于点核方法的高效性，该方法已被广泛应用于快速剂量计算。然而，“点核计算（PKC）次数”被定义为点核数量与计数网格数量的乘积。因此，当离散化辐射源生成的点核数量或空间中的计数网格数量增大时，计算时间显著增加。当几何模型不再是可用数学公式描述的规则几何体，而是虚拟环境中的任意3D模型时，光线追踪成本会进一步大幅增加。为解决这一挑战，本文提出了一种高效的计算方法，并开发了一个高性能点核代码PLSPK。PLSPK的主要特点包括使用三角网格模型作为几何表示来处理任意形状，并通过应用最大化并行性包围体积层次结构技术优化光线追踪过程，从而在复杂场景中快速选择光线追踪的目标三角形。此外，通过利用图形处理器并行计算，该代码显著加速了伽马辐射场中的大规模PKC，使PLSPK能够满足动态环境中辐射场连续快速更新的需求。与串行实现相比，当PKC次数增加时，PLSPK的加速效果更为显著，当PKC次数达到1E+06时，加速比约为2000倍，且场景复杂度影响较小。通过与现有点核代码及蒙特卡罗粒子输运程序MCNP的精度验证表明，PLSPK能够提供可靠的剂量估算。这些特性使PLSPK成为复杂动态虚拟环境中高效伽马辐射场计算的可信赖工具。
Keyword:
gamma-rays
radiation protection
point kernel method
maximised-parallelism bounding volume hierarchy
parallel computing