在核电站换料大修期间,维修人员对核电站系统和设备进行全面的试验、检查和维修,是保障核电安全的重要措施之一。核岛及附属厂房中大都存在辐射危害,而辐射场又不可见,如何有效地减少人员在检查和维修活动中的受照剂量是辐射防护的主要内容之一。通过维修前的详细的培训工作和设计熟练合理的维修工序能够有效减少维修人员在辐射环境中的受照剂量。基于虚拟现实技术的培训和设计系统是一种有效的学习途径。通过充分的研究国内外相关系统的发展现状,本文利用MultiGen Vega和Microsoft Visual Studio2005的平台构建了一个基于虚拟现实技术的具备辐射防护功能的核电站换料维修仿真系统。在系统设计方面,利用MFC相关技术实现了各功能模块之间的通信及系统的集成。在可视化方面,利用三维建模技术实现了换料大修期间部分厂房的三维仿真,利用OpenGL绘制技术实现了辐射剂量场可视化、维修路径可视化。在维修仿真方面,采用基于精英蚂蚁和分组搜寻策略的蚁群算法实现了辐射环境下的路径规划,帮助维修人员找到一条受照剂量最小的路径。模拟了穿戴防护服的维修人员在场景中的行为。并计算了此过程中虚拟人的受照剂量。本着“辐射防护最优化”的原则,核电站换料维修仿真系统最终为核电相关的工作人员进行虚拟维修培训和减少工人受照剂量提供了一个安全、有效、经济的平台,具有广泛的应用前景。