一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法技术

本发明专利技术涉及一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法。本发明专利技术通过获得污染区域所在地环境特征参数、计算超铀核素污染状况相关参数、计算污染区域土壤表面覆盖层因子、计算超铀核素再悬浮释放源项，能够从土壤环境的特征、核素特征、自然条件三方面出发，基于颗粒物的质量荷载理论，采用污染区土壤中颗粒物的释放通量与土壤中放射性活度浓度水平计算超铀核素的再悬浮释放源项，实现科学准确地评估自然条件下土壤环境污染中超铀核素的再悬浮释放量。释放量。释放量。

【技术实现步骤摘要】
一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法


[0001]本专利技术属于辐射防护
，具体涉及一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法。

技术介绍

[0002]放射性污染的来源包括放射性废物管理和处置中不适当的实践、放射性事故、重要的核电站事故、核武器试验以及核设施或其它用户单位的放射性核素事故释放。
[0003]从二十世纪核武器研制开始至今，由于核武器试验而造成的放射性核素对环境的污染，特别是日本长崎、广岛原子弹爆炸、切尔诺贝利事故、美国军用飞机坠毁造成西班牙和丹麦的污染、以及日本福岛核电站事故。归纳起来，全球的表层土壤中的放射性污染主要来源于下面几个方面：日本长崎、广岛原子弹爆炸的沉降；核武器试验沉降物；核设施事故(如切尔诺贝利)泄漏后沉降物；放射性废物储存和处置中的泄漏(如废物填埋场对环境的影响)；天然放射性材料(NORM)被浓集工艺没有审管部门控制，以致超过了对实践设置的限值。在这些放射性环境污染事件中，特别是一些长寿命的超铀核素的环境污染，如环境污染中钚等难以通过食物链向人转移的核素，吸入再悬浮颗粒物是造成内照射的重要途径。基于此，国内外推荐给出了超铀核素再悬浮释放因子随着时间变化的函数，但是该函数无法表征土壤表面及自然环境等环境特征的影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，从土壤环境的特征、核素特征、自然条件、三方面出发，基于颗粒物的质量荷载理论，采用污染区土壤中颗粒物的释放通量与土壤中放射性活度浓度水平计算超铀核素的再悬浮释放源项，实现科学准确地评估自然条件下土壤环境污染中超铀核素的再悬浮释放量。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，包括如下步骤：
[0006]S1、获得污染区域所在地环境特征参数；
[0007]所述环境特征参数包括：污染区域的年平均风速、污染土壤的表面覆盖土壤层厚度、污染区域的土壤表面粗糙度、污染区域产生扬尘时的临界风速；
[0008]S2、计算超铀核素污染状况相关参数；
[0009]所述超铀核素污染状况相关参数包括：污染区域面积、污染区域超铀核素污染土壤厚度、不同时间时超铀核素及其子体核素i的活度浓度水平；
[0010]S3、计算污染区域土壤表面覆盖层因子；
[0011]根据污染区域超铀核素污染土壤厚度、污染土壤的表面覆盖土壤层厚度及污染土壤混合层厚度，计算出在不同情况下污染区域土壤表面覆盖层因子；
[0012]S4、计算超铀核素再悬浮释放源项；
[0013]包括计算污染区域土壤中超铀核素及其子体核素i不同时间时的再悬浮释放速率、并得到所需要时间段内超铀核素及其子体核素i再悬浮释放量。
[0014]进一步，所述步骤S1包括如下具体步骤：
[0015]S11、收集污染区域距今20年内的年平均风速；
[0016]S12、收集污染区域地表情况，包括测量污染土壤的表面覆盖土壤层厚度、污染区域的土壤表面粗糙度。
[0017]进一步，所述污染区域产生扬尘时的临界风速为污染区域产生扬尘时10m高处的临界风速，采用公式(1)计算：
[0018][0019]式中：
[0020]u
t
为污染区域产生扬尘时10m高处的临界风速，m/s；
[0021]Z0表示污染区域的土壤表面粗糙度，m；
[0022]u
*
为土壤表面摩擦速度，m/s。
[0023]进一步，风速和土壤表面粗糙度对颗粒物释放通量影响因子采用公式(2)计算：
[0024]F(x)＝0.18(8x3+12x)exp(
‑
x2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0025]式中：
[0026]x为根据所述污染区域的年平均风速和污染区域产生扬尘时的临界风速计算得出的经验参数，其中，u为污染区域距今20年内10m高处的年平均风速，m/s；u
t
为污染区域产生扬尘时10m高处的临界风速，m/s；
[0027]F(x)为风速和土壤表面粗糙度对颗粒物释放通量影响因子。
[0028]进一步，步骤S2包括如下具体步骤：
[0029]采用放射性污染场地源项调查报告确定超铀核素的污染范围，根据所述污染范围计算得到所述污染区域面积。
[0030]进一步，将所述污染范围中给出的污染区域超铀核素污染土壤厚度取平均值，得到所述污染区域超铀核素污染土壤厚度。
[0031]进一步，所述不同时间时超铀核素的活度浓度水平采用公式(3)计算：
[0032][0033]式中：
[0034]i表示在母体超铀核素衰变过程中，由于放射性超铀核素自身衰变形成的第i个核素，i的取值为1～n的自然数，当i＝1时，则为母体超铀核素；
[0035]k表示母体超铀核素衰变到子体核素i时的第k个中间子体核素，k的取值为0～i－1的自然数；
[0036]A
i
(t)表示t时刻超铀核素及其子体核素i的活度浓度水平，Bq/kg；
[0037]a
i,k
表示考虑超铀核素衰变子体时的超铀核素活度浓度量，Bq/kg；其中，a
1,0
＝A1(0)，为在0时刻，超铀核素及其子体核素i的活度浓度水平，通过将所述污染范围内表层土壤样品中超铀核素及其子体核素i分析结果取平均值得到；
[0038][0039]λ
i
和λ
k
分别表示核素i和k的衰变常数，a
‑1；
[0040]λs为土壤中核素的去除率常数，a
‑1。
[0041]进一步，所述污染区域土壤表面覆盖层因子的计算方法如下：
[0042]当d
c
(t)＝0时，f(t)＝1；
[0043]当d
c
(t)+d
p
(t)≤d
mix
时，f(t)＝d
p
(t)/d
mix
；
[0044]当d
c
(t)≤d
mix
≤d
c
(t)+d
p
(t)时，f(t)＝1－d
p
(t)/d
mix
；
[0045]当d
c
(t)≥d
mix
时，f(t)＝0。
[0046]其中，
[0047]f(t)表示t时刻污染区域土壤表面覆盖层因子；
[0048]d
c
(t)表示在t时刻污染土壤的表面覆盖土壤层厚度，cm；
[0049]d
p
(t)表示在t时刻污染区域超铀核素污染土壤厚度，cm；
[0050]d
mix
表示污染土壤混合层厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获得污染区域所在地环境特征参数；所述环境特征参数包括：污染区域的年平均风速、污染土壤的表面覆盖土壤层厚度、污染区域的土壤表面粗糙度、污染区域产生扬尘时的临界风速；S2、计算超铀核素污染状况相关参数；所述超铀核素污染状况相关参数包括：污染区域面积、污染区域超铀核素污染土壤厚度、不同时间时超铀核素及其子体核素i的活度浓度水平；S3、计算污染区域土壤表面覆盖层因子；根据污染区域超铀核素污染土壤厚度、污染土壤的表面覆盖土壤层厚度及污染土壤混合层厚度，计算出在不同情况下污染区域土壤表面覆盖层因子；S4、计算超铀核素再悬浮释放源项；包括计算污染区域土壤中超铀核素及其子体核素i不同时间时的再悬浮释放速率、并得到所需要时间段内超铀核素及其子体核素i再悬浮释放量。2.根据权利要求1所述的一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下具体步骤：S11、收集污染区域距今20年内的年平均风速；S12、收集污染区域地表情况，包括测量污染土壤的表面覆盖土壤层厚度、污染区域的土壤表面粗糙度。3.根据权利要求2所述的一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，所述污染区域产生扬尘时的临界风速为污染区域产生扬尘时10m高处的临界风速，采用公式(1)计算：式中：u
t
为污染区域产生扬尘时10m高处的临界风速，m/s；Z0表示污染区域的土壤表面粗糙度，m；u
*
为土壤表面摩擦速度，m/s。4.根据权利要求3所述的一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，风速和土壤表面粗糙度对颗粒物释放通量影响因子采用公式(2)计算：F(x)＝0.18(8x3+12x)exp(
‑
x2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：x为根据所述污染区域的年平均风速和污染区域产生扬尘时的临界风速计算得出的经验参数，其中，u为污染区域距今20年内10m高处的年平均风速，m/s；u
t
为污染区域产生扬尘时10m高处的临界风速，m/s；F(x)为风速和土壤表面粗糙度对颗粒物释放通量影响因子。5.根据权利要求4所述的一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，步骤S2包括如下具体步骤：采用放射性污染场地源项调查报告确定超铀核素的污染范围，根据所述污染范围计算
得到所述污染区域面积。6.根据权利要求5所述的一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，将所述污染范围中给出的污染区域超铀核素污染土壤厚度取平均值，得到所述污染区域超铀核素污染土壤厚度。7.根据权利要求6所述的一种自然条件下超铀核素再悬浮释放源项估算方法，其特征在于，所述不同时间时超铀核素及其子体核素i的活度浓度水平采用公式(3)计算：式中：i表示在母体超铀核素衰变过程中，由于放射性超铀核素自身衰变形成的第i个核素，i的取值为1～n的自然数，当i＝1时，则为母体超铀核素；k表示母体超铀核素衰变到子体核素i时的第k个中间子体核素，k的取值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉冰，陈海龙，董豫阳，陈佳辰，苏自强，于志翔，康晶，王猛，王彦，李洋，赵杨军，杨洁，罗恺，刘畅，武翡翡，陈佳，蒙滨驰，熊纬佳，
申请(专利权)人：中核环保有限公司，
类型：发明
国别省市：