化石燃料的日益枯竭使得核能作为一种新型能源得到了广泛的应用。由于核辐射是看不见且摸不着的,通过科学可视化把三维核辐射剂量分布呈现出来,能够快速定位核电站内部的高辐射区域。同时由于核辐射环境的危险性,虚拟现实能够模拟复杂的核电站工作环境,有助于进行培训演练以及设备维修等操作。传统的面绘制算法能够根据不同的辐射剂量值呈现出核辐射的表面信息,但是无法看到剂量分布的内部细节。基于光线投射的体绘制算法针对大规模的数据无法做到实时地渲染。为了解决上述问题,本文借助体绘制算法,从不同的角度和粒度对三维核辐射剂量场进行可视化,本文的主要工作内容如下:（1）为了解决传统直接体绘制绘制算法渲染速度较慢的问题,本文实现了基于并行计算架构（CUDA）加速的光线投射直接体绘制算法。该方法借助现代计算机图形处理器的强大计算能力来对多个核电站厂房的辐射剂量进行实时的绘制,包括放大、缩小、旋转等操作。对于本文的四个核电站厂房的核辐射剂量场,该算法相较于传统的体绘制算法能完全做到实时地渲染,有助于用户的操作体验。（2）构建了一个交互式三维核辐射剂量场可视化的框架。通过全局视图查看核电站多个厂房的核辐射分布,通过局部视图实现交互式地观察某个具体核设备周围的核辐射分布。通过核辐射泄漏的动态模拟仿真视图来从理论上对核电站各个房间的辐射泄漏场景进行模拟及显示,从而帮助相关工作人员分析泄漏的情况,从而为核电站工作人员进行防护设计提供决策支持。（3）实现了虚拟环境中核辐射剂量场的仿真及可视化。通过对虚拟环境中辐射场的最小单位剂量、剖面剂量以及人体受照辐射剂量进行模拟计算来得到虚拟人体的受照剂量值,并且基于通过增强拓扑的进化神经网络（NEAT）算法对工作人员的检修路径进行合理规划。实验结果的分析和评价表明,本文的研究内容能够高效地对三维核辐射剂量场进行可视化,帮助员工观察核电站的辐射分布情况,有助于核电专家分析和设计辐射防护措施。