[发明专利]一种适用于后处理厂排放特征的关键参数取值设计方法

说明书

本发明涉及一种适用于后处理厂排放特征的关键参数取值设计方法，该方法利用厂址的大气扩散示踪实验，估算了用于后处理厂址的垂向、水平扩散参数，通过采用拉格朗日粒子模型、CFD计算方法，推算了后处理厂址近区以及稳定层结下的水平、垂向扩散参数，使得对于厂址在近区以及稳定条件下的扩散评价更为合理，并给出了后处理厂典型核素的干、湿沉积的取值。本发明为促进核燃料后处理厂的辐射防护工作、提高其辐射防护水平、保护周边公众的健康及环境安全，进而为工程的安全运行提供了技术支持。

技术领域

本发明属于放射性气态流出物核素扩散模拟技术，具体涉及一种适用于后处理厂排放特征的关键参数取值设计方法。

背景技术

后处理厂址所在地的大气弥散特性分析和工程设计所需的关键参数包括扩散参数、典型核素的干、湿沉积取值等。这些关键参数的合理取值设计可以为厂区所排放的放射性气态流出物对环境的影响是否满足我国相关法律、法规的要求提供依据，为促进核燃料后处理厂的辐射防护工作、提高其辐射防护水平、保护周边公众的健康及环境安全，进而为工程的安全运行提供技术支持。

目前国内没有开展过专门的后处理厂大气扩散弥散评价模型与参数研究。因此，就气态流出物在环境中的迁移扩散开展相关的工程研究是迫切而且必要的。本发明通过试验和数值模拟以及模式验证的方法为后处理厂址提供放射性气态流出物中主要核素的扩散参数、干湿沉积因子等关键参数。目前，参考核电厂的扩散参数取值方法主要有：基于稳定度分类的经验扩散曲线法；风速标准差结合扩散函数的方法；通过常规气象资料进行理论推算的方法。第一种方法的测定可采用发烟照相、激光雷达测烟、大气示踪实验的方式，在确定观测或实验期间的稳定度类后得到相应的扩散参数，缺点在于往往不能获取不同条件下的扩散参数。第二种方法采用双向风标或三维超声风速仪测量风速标准差，结合扩散函数计算扩散参数，但所测扩散参数只代表某一高度的结果。第三种方法易实现，但无法获取厂址特有的参数特征。本发明通过现场示踪实验结合数值模拟方法获取扩散参数，一方面可获得厂址实际的扩散特征，此外也可对现场缺失的条件进行补充。

发明内容

本发明的目的是为后处理厂提供一种放射性气态流出物主要核素扩散模拟关键参数的取值设计方法，通过必要的试验和数值模拟，推荐后处理厂关键参数的合理取值。

本发明的技术方案如下：一种适用于后处理厂排放特征的关键参数取值设计方法，包括：

(1)开展不同天气稳定度条件下的大气扩散示踪实验，采用最小二乘法拟合弧线污染物浓度分布估算标准差，估算不同天气类型下的水平和垂向扩散参数；

(2)采用计算流体动力学(CFD)计算方法，考虑厂区建筑物影响，分析厂区大气扩散结果，估算厂区扩散参数；利用拉格朗日粒子模型，考虑厂址区域实际三维风场特征及湍流特征，补充模拟厂址区域内大气扩散特征，结合计算流体动力学模拟结果，估算不同稳定层结下的扩散参数；

(3)利用大气扩散示踪实验结果对数值模拟结果进行验证，推荐厂址典型核素最终的扩散参数及其对应干、湿沉积因子的取值。

进一步，如上所述的适用于后处理厂排放特征的关键参数取值设计方法，其中，步骤(1)中大气扩散示踪实验的内容包括：典型天气条件选取、采样点布设、样品采集分析。

进一步，如上所述的适用于后处理厂排放特征的关键参数取值设计方法，其中，步骤(1)中估算水平和垂向扩散参数的方法如下：

假定示踪实验的扩散条件服从高斯扩散模式，则高架连续点源的地面浓度公式为：

式中，C(x,y,O；He)表示源强为Q、有效源高为He的源在下风向地面(0 表示的是地面高度)任一点(x,y)处造成的浓度；u为源高处的平均风速；σ_y，σ_z分别是水平和垂向的扩散参数；