[发明专利]核事故场外后果评价中拉格朗日烟团大气扩散模拟方法

摘要

本发明公开了一种核事故场外后果评价中拉格朗日烟团大气扩散模拟方法，通过使用拉格朗日中尺度大气扩散烟团模式计算气态放射性物质在评价区域内各网格点的浓度和剂量，可很好地处理中等复杂程度的下垫面与非均匀不稳定变化的气象条件。通过在指定网格上释放一系列高斯烟团来模拟核素随时间的变化，还可以在同一时间段内模拟多个释放点的事故情景。该方法引用了与稳定度相关的扩散参数、烟羽抬升、逆温层和地面反射以及干湿源项耗减等方面的计算；在复杂地形条件下，采用烟团分裂处理烟羽分叉的问题，使中尺度的模拟结果更接近实际环境条件。该方法可计算近地面空气中核素的瞬时浓度、时间积分空气浓度、地面沉积浓度与烟羽、地面沉积的γ剂量率等。

主权项

核事故场外后果评价中拉格朗日烟团大气扩散模拟方法，该方法通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度；包括以下步骤：(1)确定核设施事故的模拟区范围，建立模拟区范围的二维网格系统；(2)计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度，计算方式为：2.1)确定计算的时间步长ΔT即浓度结果输出时间间隔和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放；2.2)计算第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献计算公式为：χWijM(xg,yg,zg)=Qwjo(i)(2π)3/2σxy(i)2σz(i)·exp[-(xg-xcm(wi))22σxy(i)2]·exp[-(yg-ycm(wi))22σxy(i)2]·{exp[-(zg-zcm(wi))22σz(i)2]+exp[-(zg+zcm(wi))22σz(i)2]+exp[-(2zinv-zcm(wi))22σz(i)2]}e-λjtM(wi)]]>其中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素取对人体有影响的高度，为为第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中j核素的源强，QWjo第M个时间步长所释放的所有烟团中j核素的源强，σxy(i)、σz(i)分别为所述第i个烟团水平方向和垂直方向的有效扩散参数，为所述第i个烟团在第M个时间步长结束时刻的质心坐标，zinv为逆温层层顶的垂直高度，λj为j核素的衰变常数，为第M个时间步长结束时刻所述第i个烟团所经的迁移时间；2.3)计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)，计算公式为：其中，n表示每个时刻烟团的释放数。