[发明专利]一种河道中多组分放射性核素浓度预报的快速计算方法

说明书

一种河道中多组分放射性核素浓度预报的快速计算方法，包括；首先利用数值算法计算不考虑衰变情形下河道中核素的浓度分布，并利用解析法将考虑衰变作用的核素浓度同不考虑衰变作用的核素浓度建立转换关系，从而快速获得河道中多组分放射性核素的浓度分布。该河道中多组分放射性核素浓度预报的快速计算方法计算参数获取精准并且计算速度快的，其能够通过对河道水深、二维向流速及相应各系数的获取构建具有普适性的计算方式及模型，得到河道中多组分放射性核素的浓度分布。本发明的计算速度快、精度高，可适用于不同河道的计算模型构建。

技术领域

本发明属于核环境检测技术，具体的涉及一种评价突发事故状态下不同半衰期核素的环境影响，对河道中多组分放射性核素浓度进行预报的快速计算方法。

背景技术

近年来，为保障能源安全、优化能源结构，国家制定了积极发展核电的能源政策，提出要在大型先进压水堆核电站示范工程、高温气冷堆核电机组商业运行方面取得突破。核电站在突发事故期间会向海洋、河流、湖泊、水库等环境水域排放放射性核素。核素在衰变过程中会发出α射线、β射线、γ射线以及X射线，从而对接触核素的人体产生不同程度的危害。在大剂量照射情况下，神经系统、免疫系统、造血系统、生殖系统和消化系统会受到严重损伤，出现细胞蛋白质凝固、新陈代谢终止、甚至大量细胞立即死亡等危及生命安全的严重后果。与放射性核素在海域中输运相比，其在河道中输运时，受流域水量的限制，影响范围更大，持续时间更长，安全性问题更突出。日本福岛核电事故所引发的放射性核素泄漏使得核电站周围80公里范围内的公众受到超过安全阈值的辐射剂量的照射，20万居民被迫从居住地撤离，对生态环境的影响将长达数十年。为保障流域的水安全，最大限度地发挥流域的生态服务功能，必须对突发事故状态下核素的影响范围进行快速预报，以便采取科学合理的应对措施，而河道中多组分放射性核素浓度的快速算法正是相关部门有效开展这些工作的重要技术支撑，对核电水安全评价与应对具有重要意义。

核电站排出的放射性核素种类较多，达数十种，比如氚、铯-137、锶-90、钴-60、碘-131等。不同核素的半衰期差别较大，比如碘-131的半衰期为8天，钴-60的半衰期为5.27年，氚的半衰期12.43年，锶-90的半衰期为28年，铯-137的半衰期30.17年。因此，对于同一河道，不同组分核素的影响程度存在较大差异。为了评价突发事故状态下不同半衰期核素的环境影响，就需要快速预报多组分放射性核素的浓度分布。对于实际河道，由于地形与岸线十分复杂，已有的算法是采用纯数值理论，比如有限差理论、有限元理论、有限体积理论，分别计算每种核素的浓度。这类算法的不足在于需要对每种核素所满足的控制方程分别进行数值离散与求解。如果核素种类较多，计算时间会变得很长，难以满足突发性核事故情况下快速预测的要求。因此，探索一种快速计算多组分放射性核素浓度的算法是核电水安全预报领域亟待解决的问题，对核电水环境风险评价具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种计算参数获取精准并且计算速度快的河道中多组分放射性核素浓度预报的快速计算方法，其能够通过对河道水深、二维向流速及相应各系数的获取构建具有普适性的计算方式及模型，得到河道中多组分放射性核素的浓度分布。本发明的计算速度快、精度高，可适用于不同河道的计算模型构建。

本发明所采用的技术方案如下：

一种河道中多组分放射性核素浓度预报的快速计算方法，其特征在于所述计算方法包括；

首先利用数值算法计算不考虑衰变情形下河道中核素的浓度分布，并利用解析法将考虑衰变作用的核素浓度同不考虑衰变作用的核素浓度建立转换关系，从而快速获得河道中多组分放射性核素的浓度分布。

具体的讲，所述计算方法进一步包括：

进行核素的浓度分布计算时，首先采用数值算法求解连续性方程、二维深度平均的水动力学方程，获得河道的流速分布；所述数字算法包括有限差分法、有限元法或者有限体积法。

另外，所述计算方法进一步包括：