Simulation of Portable Gamma Radiation Detectors for Virtual Reality based Training applications

Abstract

[EN] This thesis focuses on the development of a simulator of a gamma radiation portable detector. The aim is to determine the feasibility of such a software tool in a virtual reality (VR) based application, with the purpose of using it in training tasks in the framework of nuclear safeguards and security activities. The work starts with the definition of the series of technical requirements which are necessary to achieve a working prototype of an application of the kind aforementioned. In order to achieve these requirements, a series of incremental prototypes of a VR based simulator are devised, implemented and tested. Each of these prototype versions tries to improve on its predecessor by introducing new concepts aimed at better satisfying the requirements set. The thesis is structured in several main chapters which divide the bulk of the PhD work in independent sections. Therefore, first the problem is introduced and then the current state of the art analysed. Next the first solutions are explained and following these introductory chapters the main contribution of the author is found in the development chapter. This chapter explains the ideas and methods created in a chronological manner, taking the reader through the steps the author took in the same order as he did. Logically, the next chapter deals with the testing of these methods in order to assess their validity and last a conclusion chapter evaluates if the objectives set at the beginning of the thesis have been met according to the results obtained.

[ES] Esta tesis trata el desarrollo de un simulador de un detector portátil de radiación gamma. El objetivo es determinar si una herramienta software basada en técnicas de realidad virtual como esta es factible. Con la intención de utilizarla en tareas de entrenamiento de personal en el sector de la salvaguarda y seguridad nuclear. El trabajo empieza con la definición de la serie de requisitos técnicos que son necesarios para conseguir un prototipo funcional de una aplicación como la anteriormente descrita. Para conseguir cumplir estos requisitos, se han desarrollado, implementado y probado una serie de prototipos incrementales de un simulador basado en realidad virtual. Cada uno de estos prototipos intenta mejorar a su predecesor introduciendo nuevos conceptos con el objetivo de satisfacer mejor los requisitos planteados. La tesis está estructurada en varios capítulos principales que dividen el grueso del trabajo en secciones independientes. Por lo tanto, en primer lugar se introduce el problema y luego se analiza el estado del arte. A continuación se explican las primeras soluciones probadas seguidas del capítulo de desarrollo que contiene la contribución principal del autor. Este capítulo explica las ideas y métodos creado en orden cronológico, llevando al lector por los mismos pasos que el autor dio. De manera lógica, el siguiente capítulo trata con el testeo de estos métodos para evaluar su validez y un último capítulo de conclusión analiza si se cumplieron los objetivos propuesto al inicio de la tesis según los resultados obtenidos.

[CA] Esta tesi tracta el desenrotllament d'un simulador d'un detector portàtil de radiació gamma. L'objectiu és determinar si una ferramenta software basada en tècniques de realitat virtual com esta és factible, amb la intenció d'utilitzar-la en tasques d'entrenament de personal en el sector de la salvaguarda i seguretat nuclear. El treball comença amb la definició de la sèrie de requisits tècnics que són necessaris per a aconseguir un prototip funcional d'una aplicació com l'anteriorment descrita. Per a aconseguir complir estos requisits, s'han desenrotllat, implementat i provat una sèrie de prototips incrementals d'un simulador basat en realitat virtual. Cada un d'estos prototips intenta millorar el seu predecessor introduint nous conceptes amb l'objectiu de satisfer millor els requisits plantejats. La tesi està estructurada en diversos capítols principals que dividixen el total del treball en seccions independents. Per tant, en primer lloc s'introduïx el problema i després s'analitza l'estat de l'art. A continuació s'expliquen les primeres solucions provades, seguides del capítol de desenrotllament, que conté la contribució principal de l'autor. Este capítol explica les idees i mètodes creats en orde cronològic, portant al lector pels mateixos passos que l'autor va fer. De manera lògica, el següent capítol tracta el testeig d'estos mètodes per a avaluar la seua validesa i un últim capítol de conclusió analitza si es van complir els objectius proposats a l'inici de la tesi segons els resultats obtinguts.