一种核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法技术

本发明专利技术为解决现有模拟方法在源项处理过程中简化处理，气溶胶的动力学特性差异，降低准确性的同时也具有局限性，无法准确进行核事故放射性气溶胶沾染的理论模拟，为核事故应急提供有力的技术支持，而提供了一种核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法。该模拟方法通过对核事故工况下放射性气溶胶颗粒物在大气中的扩散输运计算，描述气溶胶浓度的三维时空分布，同时准确计算气溶胶的沉降效应，沾染区的范围及重要沉降参数，最终获得地表的剂量场分布，为事故后果评价、辐射防护、作业路径优化等工作提供技术支持。作提供技术支持。作提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法


[0001]本专利技术及核设施事故后果评价
，具体涉及一种核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法。

技术介绍

[0002]核电厂的安全壳、核设施以及某些核装置的外层保护结构是防止放射性物质向外泄漏的重要物理实体屏障，但其在严重核事故工况下会发生破损，从而导致放射性气溶胶颗粒物弥散到大气环境中，并随着大气扩散运动而向下风向漂移，同时由于重力以及湍流扩散等作用向地面沉降，最终会在下风向产生大面积的沾染区，对该区域内的人员健康安全造成严重影响，使得国家经济蒙受巨大损失。比如1986年乌克兰切尔诺贝利核事故中，在反应堆本身设计缺陷以及操作人员违规操作的双重作用下，短短四秒钟内反应堆的功率就升高至满功率的100倍左右，并紧接着连续发生了两次蒸汽爆炸，将反应堆厂房房顶炸开了一个大洞，混杂着石墨裂变碎片等高放射性物质直冲云霄，并随着高空气流运动扩散至白俄罗斯、俄罗斯等国乃至欧洲其它地区，造成了这些国家大片地区严重的环境污染。
[0003]近些年来，在核事故源项及扩散研究领域，相关研究人员已经针对该问题进行了相关理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定所要模拟的核事故的关键数据信息；所述关键数据信息包括核事故的发生时刻及停止时刻、事故发生地的具体地理位置信息、以放射性活度表征的气溶胶的总释放量及不同的粒径区间的大致分布、单位时间内气溶胶随时间释放量变化、不同气溶胶粒径区间所占的份额和稳定气溶胶烟团的几何参数及初始的放射性活度分配系方式；所述稳定气溶胶烟团的几何参数包括烟团宽度及高度；步骤2、根据核事故的起始时刻和终止时刻，收集全时段的原始气象数据和气象同化数据，作为沾染计算的原始气象数据；步骤3、根据核事故发生地的地理位置信息，收集获得整个模拟区域的静态地形数据，作为沾染计算的原始静态地形数据；所述静态地形数据包括核事故发生地的高程、水系、地表覆盖信息；步骤4、对原始气象数据和原始静态地形数据进行解码和信息提取，转换格式预备在模拟区域进行空间信息要素插值；步骤5、基于先进的气象学模式设定步骤1)
‑
4)得到的数据信息参数，对模拟区域进行数值模拟，获得随时间的变化的动态三维气象场数据；步骤6、从模拟区域动态三维气象场数据中提取出动态三维风场变化数据及湍流扩散数据，作为后续污染扩散计算的驱动参数；步骤7、利用程序设计语言编写源项生成模块，通过几何建模、网格划分及放射性活度匹配，生成沾染计算所需的源项文件；步骤8、根据气溶胶粒径分布的不同，耦合动态三维风场变化数据和湍流扩散数据，通过源项模块生成的源项文件，进行气溶胶颗粒物的三维扩散输运及沉降计算，获得气溶胶浓度的三维时空分布特性；步骤9、从气溶胶浓度的三维时空分布特性数据中提取动态地表气溶胶浓度变化数据，再根据地表不同位置的气溶胶沉降速率，结合动态地表气溶胶浓度变化数据，计算地表气溶胶沉积速率以及总沉积量；步骤10、根据地表的气溶胶沉积速率以及总沉积量，计算模拟区域内每个地表网格内的气溶胶累积沉积量，绘制模拟区域的γ辐射剂量率分布云图，为后续的事故应急提供技术支持。2.根据权利要求1所述的针对核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法，其特征在于，步骤1中：所述的不同的粒径区间按照空气动力学分布特性进行分类，一类为小粒径气溶胶群，另一类为大粒径气溶胶群；所述小粒径气溶胶采用连续谱粒度分布方法进行模拟，所述大粒径气溶胶采取粒径分群法进行模拟。3.根据权利要求2所述的针对核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法，其特征在于：所述小粒径气溶胶的粒径为0～10μm，大粒径气溶胶的粒径大于10μm；所述小粒径气溶胶粒度服从对数正态分布：
其中，d为气溶胶粒径；d
g
为气溶胶几何平均直径；σ
g
为气溶胶几何标准偏差；所述大粒径气溶胶采用粒径分群方式进行分类，每一个粒径群均具有典型的平均粒径，采用统一的粒径及相关空气动力学物性参数进行描述。4.根据权利要求1所述的针对核事故放射性气溶胶沾染的模拟方法，其特征在于，步骤5具体为：5.1、根据地形数据分辨率、模拟区域中心经纬度等地理信息参数，确定模拟区域的水平空间位置；5.2、根据模拟区域的水平网格参数，确定模拟区域的水平网格划分方式；5.3、根据垂直层数目及垂直层划分方式，确定模拟区域的空间网格划分方式；5.4、设定数值模拟的起止时刻、气象数据及地形数据索引路径、输出文件格式及路径等重要计算参数；5.5、基于三维网格化的气象学模式开展数值模拟计算，获得随时间的变化的动态三维气象场数据；5.6、提取出三维风场数据及湍流扩散系数分布数据，作为后续计算的输入参数。5.根据权利要求1所述的针对核事故...

【专利技术属性】
技术研发人员：马振辉，唐秀欢，王宝生，马腾跃，刘龙波，胡攀，李达，苏春磊，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：