[發(fā)明專利]一種核設(shè)施事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610453528.3
• 申請(qǐng)日: 2016-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN107527108A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃莎;姚仁太;徐向軍;郝宏偉;李繼祥;黃杰;張俊芳;呂明華;胡繼民;張芳;高衛(wèi)華;楊彪;韓旻晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)輻射防護(hù)研究院
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙)11311
• 代理人: 任曉航,張海秀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核設(shè)施事故后果評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核設(shè)施事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

核電廠或其他核設(shè)施在嚴(yán)重偏離正常運(yùn)行工況、發(fā)生事故時(shí)，放射性物質(zhì)的釋放可能或已經(jīng)失去應(yīng)有的控制，達(dá)到不可接受的水平，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，對(duì)核設(shè)施事故危害的防范控制及分析，具有重要的戰(zhàn)略意義。

核設(shè)施事故后果評(píng)價(jià)系統(tǒng)為將區(qū)域氣象數(shù)據(jù)和放射性污染物遷移模式和后果評(píng)價(jià)集成為一體的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，用于估計(jì)、評(píng)價(jià)和顯示在特定范圍內(nèi)的事故后果，該系統(tǒng)是核電廠或其他核設(shè)施應(yīng)急準(zhǔn)備和應(yīng)急防護(hù)行動(dòng)決策的重要組成部分，其中，為預(yù)測(cè)事故情況下放射性煙云的軌跡和擴(kuò)散，開發(fā)適用于當(dāng)?shù)貜?fù)雜地形條件的風(fēng)場(chǎng)及擴(kuò)散模型是重要的組成部分，本發(fā)明正是針對(duì)該部分而提出的一種核設(shè)施事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠滿足高空間分辨率且快速計(jì)算的核事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種核設(shè)施事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

(1)以核設(shè)施為中心，獲取不同來(lái)源的氣象數(shù)據(jù)；所述待預(yù)測(cè)區(qū)域包括以核設(shè)施為中心20km×20km的近場(chǎng)區(qū)域和以核設(shè)施為中心100km×100km的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域；所述氣象數(shù)據(jù)為全球或中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)或者為待預(yù)測(cè)中尺度區(qū)域的觀測(cè)站測(cè)得的觀測(cè)數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)來(lái)源的不同，進(jìn)行待預(yù)測(cè)區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)，進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)的具體方式為：

a.當(dāng)所述氣象數(shù)據(jù)為全球或中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，采用非靜力模式進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)；

b.當(dāng)所述氣象數(shù)據(jù)為待預(yù)測(cè)中尺度區(qū)域的觀測(cè)站測(cè)得的觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，采用準(zhǔn)靜力模式進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)。

進(jìn)一步，如上所述的一種核設(shè)施事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，步驟a中，根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程、熱力學(xué)方程、水汽方程、連續(xù)性方程進(jìn)行非靜力模式下的風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)，其中，所述動(dòng)力學(xué)方程、熱力學(xué)方程、水汽方程、連續(xù)性方程如下：

動(dòng)力學(xué)方程如下：

P₀＝1000hP_a

其中，x、y、z為三維笛卡爾坐標(biāo)系下的東西向、南北向和垂直向的坐標(biāo)，為地形追隨坐標(biāo)系中的垂直坐標(biāo)，為坐標(biāo)系中的三維速度分量，t為時(shí)間，θ為位溫，π為擾動(dòng)艾克納函數(shù)，f為科氏參數(shù)，K_m為湍流擴(kuò)散系數(shù)，g為重力加速度，θ_v為虛溫，c_p為干空氣比定壓熱容，P為大氣壓，P₀＝1000hP_a為參考?xì)鈮海琑為干空氣比氣體常數(shù)，H為設(shè)定的頂部邊界高度，z_g為地形高度，z為笛卡爾坐標(biāo)系下的高度；

熱力學(xué)方程如下：

其中，k_h為熱量和濕氣的湍流粘性系數(shù)，表示以弧度表示

水汽方程如下：

其中，r_n表示水物質(zhì)混合比；

連續(xù)方程如下：

其中，ρ為流體密度。

進(jìn)一步，如上所述的一種核設(shè)施事故場(chǎng)外后果評(píng)價(jià)的中小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)方法，步驟b中，根據(jù)兩個(gè)水平動(dòng)力學(xué)方程、準(zhǔn)靜力方程、連續(xù)性方程、熱力學(xué)方程和湍流能量方程進(jìn)行靜力模式下的風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)，其中：兩個(gè)水平動(dòng)力學(xué)方程、準(zhǔn)靜力方程、連續(xù)性方程、熱力學(xué)方程和湍流能量方程如下：

動(dòng)力學(xué)方程如下：

準(zhǔn)靜力方程如下：

其中，x、y、z為三維笛卡爾坐標(biāo)系下的東西向、南北向和垂直向的坐標(biāo)，為地形追隨坐標(biāo)系中的垂直坐標(biāo)，為坐標(biāo)系中的三維速度分量，t為時(shí)間，z_g為地形高度，H為設(shè)定的頂部邊界高度，θ為位溫，π為擾動(dòng)艾克納函數(shù)，g為重力加速度，F(xiàn)_u和F_v分別為東西向風(fēng)速的湍流擴(kuò)散項(xiàng)和南北向風(fēng)速的湍流擴(kuò)散項(xiàng)；

熱力學(xué)方程如下：

其中，F(xiàn)_θ為位溫的湍流擴(kuò)散項(xiàng)；

連續(xù)性方程如下：