随着核能的大规模发展以及核技术的广泛应用,核安全与辐射防护逐步成为倍受关注的问题,如何有效地减少人员在核设施维修等活动中所接受的职业曝露剂量是辐射防护的主要内容之一。近年来,随着计算机相关技术的迅速发展,虚拟现实技术也被应用到核领域,基于该技术可事先对人员所受剂量进行预评估从而对维修方案的制定和优化提供科学依据,是减少职业暴露剂量的一种有效途径。目前,国际上针对核裂变反应设施的剂量预评估展开了较多的研究工作,但很少考虑到核聚变实验装置。本文在此背景下结合虚拟现实等技术针对人员在大型核装置维修期间的职业曝露剂量预评估等相关问题展开了系统深入地研究。主要工作以及创新点描述如下:　　 (1)在系统设计方面:在充分调研当前国际上现有的虚拟剂量评估系统的基础上,结合大型核装置辐射防护相关需求以及兼顾系统的易用性、扩展性、逼真度等方面的考虑,采用三维引擎模拟仿真过程,并利用Microsoft Visual Studio.NET2003实现各模块的通信、界面的开发以及系统的集成等；最后基于该虚拟剂量评估原型系统针对托卡马克装置进行了初步应用。　　 (2)在剂量评估方面:结合电离辐射剂量学相关理论知识分别基于中子学模拟结果以及在线实时监测数据作为剂量评估基础数据；同时本系统增加了对主要敏感器官的当量剂量进行实时的评估,以及把最优路径思想应用到剂量评估中。　　 (3)在可视化方面:在虚拟现实环境下,针对科学计算结果可视化提出采用点绘制方法并基于GPU编程技术实现时变数据场动态可视化,从而扩展了科学计算可视化实现途径；另外,为增强剂量评估模拟效果,系统还基于器官受到不同辐照程度通过其表面颜色变化直观地反映出来。　　 本研究最后以国家大科学工程EAST全超导非圆截面托卡马克装置为例进行了应用,其相关技术也同样适用于包括其它大型核装置在内的各种核技术应用及研究领域的剂量评估,从而拓宽了虚拟现实在核领域的应用范围。本系统最终为工作人员进行辐射防护培训和减少工人暴露剂量提供一个安全、经济、有效的平台,具有广泛的应用前景。