[发明专利]一种核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及核设施事故后果评价技术领域，具体涉及一种核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法。

背景技术

核电厂或其他核设施在严重偏离正常运行工况、发生事故时，放射性物质的释放可能或已经失去应有的控制，达到不可接受的水平，将会造成严重的后果。因此，对核设施事故危害的防范控制及分析，具有重要的战略意义。

核设施事故后果评价系统为将区域气象数据和放射性污染物迁移模式和后果评价集成为一体的评价系统，用于估计、评价和显示在特定范围内的事故后果，该系统是核电厂或其他核设施应急准备和应急防护行动决策的重要组成部分，其中，为预测事故情况下放射性烟云的轨迹和扩散，开发适用于当地复杂地形条件的风场及扩散模型是重要的组成部分，本发明正是针对该部分而提出的一种核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够满足高空间分辨率且快速计算的核事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法，包括以下步骤：

(1)以核设施为中心，获取不同来源的气象数据；所述待预测区域包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据；

(2)根据所述气象数据来源的不同，进行待预测区域的风场预测，进行风场预测的具体方式为：

a.当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；

b.当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测。

进一步，如上所述的一种核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法，步骤a中，根据动力学方程、热力学方程、水汽方程、连续性方程进行非静力模式下的风场预测，其中，所述动力学方程、热力学方程、水汽方程、连续性方程如下：

动力学方程如下：

P₀＝1000hP_a

其中，x、y、z为三维笛卡尔坐标系下的东西向、南北向和垂直向的坐标，为地形追随坐标系中的垂直坐标，为坐标系中的三维速度分量，t为时间，θ为位温，π为扰动艾克纳函数，f为科氏参数，K_m为湍流扩散系数，g为重力加速度，θ_v为虚温，c_p为干空气比定压热容，P为大气压，P₀＝1000hP_a为参考气压，R为干空气比气体常数，H为设定的顶部边界高度，z_g为地形高度，z为笛卡尔坐标系下的高度；

热力学方程如下：

其中，k_h为热量和湿气的湍流粘性系数，表示以弧度表示

水汽方程如下：

其中，r_n表示水物质混合比；

连续方程如下：

其中，ρ为流体密度。

进一步，如上所述的一种核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法，步骤b中，根据两个水平动力学方程、准静力方程、连续性方程、热力学方程和湍流能量方程进行静力模式下的风场预测，其中：两个水平动力学方程、准静力方程、连续性方程、热力学方程和湍流能量方程如下：

动力学方程如下：

准静力方程如下：

其中，x、y、z为三维笛卡尔坐标系下的东西向、南北向和垂直向的坐标，为地形追随坐标系中的垂直坐标，为坐标系中的三维速度分量，t为时间，z_g为地形高度，H为设定的顶部边界高度，θ为位温，π为扰动艾克纳函数，g为重力加速度，F_u和F_v分别为东西向风速的湍流扩散项和南北向风速的湍流扩散项；

热力学方程如下：

其中，F_θ为位温的湍流扩散项；

连续性方程如下：