[發明專利]一種核設施事故場外后果實時在線評價方法及系統

有效

• 申請號: 201610453685.4
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107526852B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 姚仁太;郝宏偉;李繼祥;黃杰;張俊芳;呂明華;黃莎;徐向軍;胡繼民;張芳;高衛華;程偉;楊彪;韓旻晨
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 任曉航;張海秀

1.一種核設施事故場外后果實時在線評價方法，該方法首先以核設施為中心確定核設施事故的模擬區范圍，所述模擬區范圍包括以核設施為中心20km×20km的近場區域和以核設施為中心100km×100km的遠場區域；

在確定出模擬區范圍后，該在線評價方法包括模擬區的風場預測方法、風場診斷方法、拉格朗日煙團大氣擴散模擬方法、氣態放射性核素所致輻射劑量與防護措施建議的估算方法、以及氣載途徑食物鏈放射性活度估算方法；

其中，所述風場預測方法包括：

1)以核設施為中心，獲取模擬區范圍的不同來源的氣象數據；所述氣象數據為全球或中尺度數值天氣預報數據或者為待預測中尺度區域的觀測站測得的觀測數據；

2)根據所述氣象數據來源的不同，進行模擬區的風場預測，進行風場預測的具體方式為：

21)當所述氣象數據為全球或中尺度數值天氣預報數據時，采用非靜力模式進行風場預測；

22)當所述氣象數據為待預測中尺度區域的觀測站測得的觀測數據時，采用準靜力模式進行風場預測；

所述風場診斷方法包括：

(1)獲取模擬區的氣象數據和地理環境數據，并根據獲取的氣象數據和地理位置數據建立模擬區的三維初始風場；所述氣象數據包括模擬區的氣象觀測站的觀測氣象數據和氣象部門的數值天氣預報數據；所述地理環境數據包括模擬區的經緯度信息、下墊面高程、植被、水體分布特征和土地利用；三維初始風場為多層網格風場；

(2)根據所述氣象部門的數值天氣預報數據和地理環境數據對所述三維初始風場進行初步調整，得到初步調整后的風場；所述初步調整包括根據地形運動學效應對三維初始風場進行調整、根據坡流效應對三維初始風場進行調整和根據地形熱動力學對風場的阻塞效應對三維初始風場進行調整；

(3)根據所述觀測氣象數據對初步調整后的風場進行處理，得到最終的三維風場；所述處理包括對初步調整后的風場依次進行插值處理、平滑處理和垂直風速分量的調整；

所述拉格朗日煙團大氣擴散模擬方法通過依次釋放一系列煙團模擬放射性核素的連續釋放來計算氣載放射性核素擴散產生的濃度，包括以下步驟：

A、建立模擬區范圍的二維網格系統；

B、計算二維網格系統中每個網格點的各核素的濃度，計算方式為：

B1.確定計算的時間步長ΔT即濃度結果輸出時間間隔和煙團的釋放時間間隔Δt，根據所述煙團的釋放時間間隔Δt順序釋放一系列煙團模擬放射性核素的連續釋放；

B2.計算第M個時間步長的第W個時段釋放的第i個煙團中的j核素對網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的濃度貢獻計算公式為：

其中，(x_g,y_g,z_g)中(x_g,y_g)為網格點的二維坐標，z_g為煙團中核素取對人體有影響的高度，為第M個時間步長的第W個時段釋放的第i個煙團中j核素的源強，Q_Wjo第M個時間步長所釋放的所有煙團中j核素的源強，σ_xy(i)、σ_z(i)分別為所述第i個煙團水平方向和垂直方向的有效擴散參數，為所述第i個煙團在第M個時間步長結束時刻的質心坐標，z_inv為逆溫層層頂的垂直高度，λ_j為j核素的衰變常數，為第M個時間步長結束時刻所述第i個煙團所經的遷移時間；

B3.計算從事故發生時刻起至第M個時間步長結束時刻網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的時間積分濃度χ_j(x_g,y_g,z_g；M)，計算公式為：

其中，n表示每個時刻煙團的釋放數；

C、計算核素的地表沉積量，計算方式為：

C1.計算從事故發生時刻起至第M個時間步長結束時刻因干沉積造成的(x,y)網格中j核素的地表干沉積總量W_Dj(x,y；M)，計算公式為：

其中，V_dj為j核素的干沉積速度，χ_j(x,y；M)為χ_j(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的積分；

C2.計算第M₁個時間步長到第M₂個時間步長期間的降雨造成的(x,y)網格中j核素的地表濕沉積總量W_wj(x,y,M₁→M₂)，計算公式為：

∧_j＝AI^a

其中，∧_j為沖洗因子，I為降雨強度，A為沖洗因子系數，A的取值范圍為[3×10^-5,3×10^-3]，a的取值范圍為[0.5,1]；

D、計算一個煙團中的所有核素的γ射線對指定受照點(x,y,z)造成的γ輻射劑量率d_γ(Q,E_γ,σ_y,σ_z,H,R_xy)，計算公式為：

其中，K＝1.6×10^-13，單位為Gy/s/MeV/Kg，σ_en為空氣的能量吸收系數，單位為m²/Kg，E_γ為γ射線的輻射能量，單位為MeV，B(μr)為累積因子，μ為空氣的線性減弱因子，單位為m^-1，r為從離煙團中心(x＝y＝0,z＝-H)距離為R_xy的受照點到體積元dxdydz的距離，H為設定的頂部邊界高度，χ(x,y,z)為在指定受照點(x,y,z)處的瞬時空氣濃度，(x,y,z)中z為指定受照點的高度，(x,y)為指定受照點多對應的網格坐標，Q為一個煙團中的放射性核素的活度，σ_xy、σ_z分別煙團水平方向和垂直方向的擴散參數；

所述氣態放射性核素所致輻射劑量與防護措施建議的估算方法包括：

a、根據預設的網格間距對模擬區進行網格劃分；

b、計算核設施事故釋放期間，氣態放射性核素在環境中遷移擴散對模擬區居民及居民生活環境所造成的影響，包括：

b1.對于每一個網格，計算不同照射途徑下氣態放射性核素對網格中居民所造成潛在劑量，并根據潛在劑量計算不同照射途徑下氣態放射性核素對網格中居民所造成的預期劑量；所述照射途徑包括煙云γ外照射途徑、地面沉積外照射途徑和吸入內照射途徑；

b2.對于每一個網格，計算氣態放射性核素釋放開始后兩天放射性核素對網格中的居民所造成的預期劑量，根據計算結果判斷是否有確定性效應發生的區域；根據計算結果判斷是否有確定性效應發生的區域的方式為：

當氣態放射性核素釋放開始后兩天內放射性核素對網格中的居民的各器官所造成的預期劑量大于預設的各器官的確定性效應閾值時，則判斷有確定性效應發生；

b3.對于每一個網格，計算采取各種應急干預行動后，網格中居民的可防止劑量和剩余劑量；所述應急干預行動包括隱蔽、撤離、避遷、服用碘片；在采取撤離與避遷行動時，計算撤離與避遷過程中各撤離路線和避遷路線引起的附加劑量；

b4.計算事故釋放期間，牛奶中的關鍵核素濃度和水庫中的關鍵核素濃度，根據計算結果判定是否達到了禁止牛奶或地表水飲用的干預水平；所述關鍵核素包括³⁴Cs、¹³⁷Cs、¹⁰³Ru、¹⁰⁶Ru、⁸⁹Sr、¹³¹I、⁹⁰Sr；

所述氣載途徑食物鏈放射性活度估算方法包括：

I、對于模擬區，計算核設施事故期間所釋放的污染物煙羽經過時所造成的核素沉積量；對于某一區域，核設施事故期間所釋放的污染物煙羽經過時所造成的核素沉積量包括污染物煙羽經過該區域上方所造成的植物上的核素的干沉積量和濕沉積量、以及土壤表面核素的總沉積量；

II、根據所述核素沉積量，計算植物收割時植物可食部分中核素的濃度以及動物產品中核素的濃度；

III、根據植物收割時植物可食部分中核素的濃度以及動物產品中核素的濃度，計算人體通過食入途徑對核素的攝入速率；

所述風場預測方法的步驟21)中，根據動力學方程、熱力學方程、水汽方程、連續性方程進行非靜力模式下的風場預測，其中，所述動力學方程、熱力學方程、水汽方程、連續性方程如下：

動力學方程如下：

其中，x、y、z為三維笛卡爾坐標系下的東西向、南北向和垂直向的坐標，為地形追隨坐標系中的垂直坐標，為坐標系中的三維速度分量，t為時間，θ為位溫，π為擾動艾克納函數，f為科氏參數，K_m為湍流擴散系數，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為參考氣壓，R為干空氣比氣體常數，H為設定的頂部邊界高度，z_g為地形高度，z為笛卡爾坐標系下的高度；

熱力學方程如下：

其中，K_h為熱量和濕氣的湍流粘性系數，表示以弧度表示

水汽方程如下：

其中，r_n表示水物質混合比；

連續方程如下：

其中，ρ為流體密度；

步驟22)中，根據兩個水平動力學方程、準靜力方程、連續性方程、熱力學方程和湍流能量方程進行靜力模式下的風場預測，其中：兩個水平動力學方程、準靜力方程、連續性方程、熱力學方程和湍流能量方程如下：

動力學方程如下：

準靜力方程如下：

其中，x、y、z為三維笛卡爾坐標系下的東西向、南北向和垂直向的坐標，為地形追隨坐標系中的垂直坐標，為坐標系中的三維速度分量，t為時間，z_g為地形高度，H為設定的頂部邊界高度，θ為位溫，π為擾動艾克納函數，g為重力加速度，F_u和F_v分別為東西向風速的湍流擴散項和南北向風速的湍流擴散項；

熱力學方程如下：

其中，F_θ為位溫的湍流擴散項；

連續性方程如下：

其中，π為表示大氣壓的擾動艾克納Exner函數，C_p為干空氣比定壓熱容，P為大氣壓，P₀＝1000hP_a為參考氣壓，R為干空氣的比氣體常數；

湍流能量方程如下：

其中，q²為湍流動能，分別為x、y、z三個方向上的單位質量湍流動能，K_w表示垂直動量湍流擴散系數，α為比容，K_θ為溫度的熱量湍流擴散系數，l為湍流尺度，B₁l取經驗值10.46，F_q2為湍流動能的湍流擴散項；

上述各公式中，其中，為u、v、θ或者q²，K_H、K_Z為對應湍流擴散項的水平擴散系數和垂直擴散系數；

其中，分別采用非靜力或靜力模式進行風場預測時，首先進行遠場區域的風場預測，完成遠場區域的風場預測后，以遠場區域的風場預測結果作為輸入數據獲取近場區域的風場；

所述風場診斷方法的步驟(2)中，根據地形運動學效應對三維初始風場進行調整包括：根據地形運動學效應對垂直方向風速分量進行調整和根據地形運動學效應對水平方向風速分量進行調整；根據地形運動學效應對垂直方向風速分量進行調整包括以下步驟：

(2-1)、計算笛卡爾坐標系中風速的垂直分量w，計算公式為：

其中，V為模擬區域平均風速，h_t為地形高度，為h_t的梯度，表示隨地高度差，k為與大氣穩定度有關的指數衰減系數，z為笛卡爾坐標系下的垂直坐標，N為布倫特-維薩拉頻率，V為區域平均風速的絕對值，g為重力加速度，θ為位溫；

(2-2)、計算地形跟蹤坐標系下風速的垂直分量W，計算公式為：

其中，u、v分別為笛卡爾坐標系下風速在x軸水平方向的分量和在y軸水平方向的分量，為地形高度在x軸方向的梯度，為地形高度在y軸方向的梯度；x軸水平方向為東西走向，y軸水平方向為南北走向；

根據地形運動學效應對水平方向風場分量進行修正的方式為：采用偏差最小化方法對水平風場分量采用迭代法進行調整，直至調整后的三維偏差小于設定值；

根據坡流效應對三維初始風場進行調整的方式包括以下步驟：

(2.1)計算坡流效應產生的坡流風速；坡流風速S的計算公式為：

S＝{[Q_h?g?x'sinα/[(ρ_空c_p空T)(C_D+k')]}^1/3[1-exp(-x'/L_e)]^1/3

Le＝h/(C_D+k')

其中，Q_h為顯熱通量，g為重力加速度，x'為坡流距離坡頂的距離，α為坡流水平角度，ρ_空為空氣密度，c_p空為空氣熱容，T為空氣溫度，C_D為地面阻力系數，k'為坡流層頂部的夾帶系數，Le為平衡長度尺度，h為坡流高度；

(2.2)根據坡流風速和坡流水平角度α計算出x軸水平方向的坡流風速u_s和y軸水平方向的坡流風速v_s；

當坡流為下坡流時，

C_D＝k′＝4×10^-2

h＝0.05ΔZ

sinα＝minimum(sinα，ΔZ/x)

當坡流為上坡流時，(C_D+k)～1，xsinα＝ΔZ；ΔZ為坡流高度；

(2.3)將坡流風速加入到三維初始風場，對三維初始風場的水平風速進行調整，調整的公式為：

u₁′＝u₁+u_s

v₁′＝v₁+v_s

其中，u₁′和v₁′分別為根據坡流效應對三維初始風場進行修正后的x軸水平方向的風速分量和y軸水平方向的風速分量，u₁和v₁分別為三維初始風場中x軸水平方向的風速分量和y軸水平方向的風速分量；

根據地形熱動力學對風場的阻塞效應對三維初始風場進行調整的方式為：

(21)計算三維初始風場中每個網格點的局地弗洛德數Fr，計算公式為：

Δh_t＝(h_max)_ij-(z)_ijk

其中，V'為網格點的風速，N為布倫特-維薩拉頻率，Δh_t為有效障礙高度，(h_max)_ij為網格點(i,j)影響半徑內的最大地形高度，(z)_ijk為高空層k中網格點(i,j)的高度；

(22)判斷網格點局地弗洛德數Fr是否小于設定的臨界弗洛德數，若否，則不對三維初始風場進行調整，若是，則判斷網格點的風場是否有向上的分量，若是，則將網格點的風向調整為與地形相切的方向，若否，則不對三維初始風場進行調整；

步驟(3)中，根據觀測氣象數據對初步調整后的風場進行插值處理的插值公式為：

其中，(u,v)′₂為插值處理后的風場中網格點的水平方向的初始風速分量，(u,v)₁為所述初步調整后的風場中網格點的水平方向的風速分量，k為氣象觀測站的標識序號，(u_obs,v_obs)_k為第k個氣象觀測站的水平方向的觀測風速分量，R為預設的初步調整后的風場的權重數；R_k為第k個氣象觀測站到網格點的距離；

根據觀測氣象數據對插值處理后風場進行平滑處理，平滑處理公式為：

(u_i,j)₂″＝0.5u_i,j+0.125(u_i-1,j+u_i+1,j+u_i,j-1+u_i,j+1)

(v_i,j)₂″＝0.5v_i,j+0.125(v_i-1,j+v_i+1,j+v_i,j-1+v_i,j+1)

其，(u_i,j)₂″、(v_i,j)₂″分別為平滑處理后在網格點(i,j)處的水平方向中x軸方向的風速分量和y軸方向的風速分量；u_i,j、v_i,j分別為平滑處理前插值處理后在網格點(i,j)處的水平方向中x軸方向的風速分量和y軸方向的風速分量；

根據觀測氣象數據對平滑處理后的風場進行垂直風速調整的方式包括：根據不壓縮質量守恒方程從平滑處理后的水平風場分量中計算出垂直風速分量，計算出的垂直風速分量為最終的垂直風速分量，平滑處理后的水平風場為最終的水平風場，或者，

在根據不壓縮質量守恒方程從平滑處理后的水平風場分量中計算出垂直風速分量后，對計算出的垂直風速進行調整，調整后的垂直風速分量為最終的垂直風速分量；

其中，根據不壓縮質量守恒方程從平滑處理后的水平風場分量中計算出垂直風速分量W₁(z)的公式為：

其中，u″、v″分別為平滑處理后的水平方向中x軸方向的風速分量和y軸方向的風速分量；

在根據不壓縮質量守恒方程從平滑處理后的水平風場分量中計算出垂直風速分量后，對計算出的垂直風速進行調整，得到調整后的垂直風速分量W₂(z)的計算公式為：

W₂(z)＝W₁(z)-(z/z_top)W₁(z＝z_top)

其中，z為笛卡爾坐標系下的垂直坐標，z_top為模擬區的頂部高度,W₁(z＝z_top)為根據不壓縮質量守恒方程從平滑處理后的水平風場分量中計算出的模擬區頂部的垂直速度分量；

計算出調整后的垂直風速分量W₂(z)后，采用偏差最小化方法調整兩個水平方向的風速分量，偏差最小化方法在保持垂直分量為W₂(z)不變的情況下，利用迭代方法將兩個水平方向的風速分量的偏差調整到小于設定的偏差閾值，采用偏差化方法調整后的兩個水平方向的水平分量為最終的水平風場分量；

計算出調整后的垂直風速分量W₂(z)后，采用偏差最小化方法調整兩個水平方向的風速分量的調整的方式為：

計算網格單元中每個網格點(i,j,k)處的水平風向的風速分量偏差值D_ijk，計算公式為：

其中，z_k+1/2-z_k-1/2表示垂直方向上的層高，Δx和Δy分別表示在x軸和y軸方向上網格單元的邊長；

調整網格點(i,j,k)的周圍網格單元的水平風速分量，使網格點的偏差值D_ijk小于設定的偏差閾值ε，調整公式為：

(u_new)_i+1,j,k＝u_i+1,j,k+u_adj

(u_new)_i-1,j,k＝u_i-1,j,k-u_adj

(v_new)_i+1,j,k＝v_i,j+1,k+v_adj

(v_new)_i,j-1,k＝v_i,j-1,k-v_adj

其中，u_adj和v_adj分別為在x軸和y軸方向上風速分量的調整量；

迭代使用上述調整方式，直至所有網格單元的偏差值均小于設定的偏差閾值ε；

所述拉格朗日煙團大氣擴散模擬方法的步驟B2中，在計算第i個煙團中的j核素對網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的濃度之前，還包括判斷煙團是否發生分裂的步驟，在煙團發生分裂，分別計算分裂后的每個子煙團中的j核素對網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的濃度貢獻；煙團分裂的具體方式為：一個分裂前半徑為σ_p的原始煙團在水平方向上分裂為半徑為σ_p/2的一個中心煙團和四個衛星煙團，中心煙團與原始煙團的圓心重合，四個衛星煙團沿中心煙團的圓周方向均勻分布且與原始煙團圓心的距離為0.89σ_p，中心煙團的質量為原始煙團的5.88％，衛星煙團的質量為原始煙團的23.5％；

氣態放射性核素所致輻射劑量與防護措施建議的估算方法的步驟b1中，煙云γ外照射途徑下氣態放射性核素對居民所造成的潛在劑量的計算公式為：

其中，L表示網格，O表示人體器官，O＝1，2分別表示甲狀腺、全身；NU表示氣態放射性核素；M表示計算的時間步長的個數，ΔT為一個時間步長，ΔT＝0.5h，2T為計算的時間大于24小時的實時評價小時數；為煙云γ外照射途徑下所有氣態放射性核素在48+2T個步長時間對網格L中居民的O器官所造成的潛在劑量；D_γ(L,NU,M)是網格L中NU核素在第M個步長時間的煙云γ劑量率；

煙云γ外照射途徑下氣態放射性核素對每個網格中的居民全身所造成的預期劑量的計算公式為：

其中，為48+2T個步長時間內煙云γ外照射途徑下氣態放射性核素對L網格中居民全身所造成的預期劑量，FN_CL(L)_me為L網格對應于煙云γ外照射途徑的平均居址因子；

地面沉積外照射途徑下氣態放射性核素對居民所造成的潛在劑量的計算公式為：

其中，I表示地面沉積外照射累積照射時間，I＝1，2，3，4分別對應2天、7天、1個月和50年；為所有氣態放射性核素在地面沉積48+2T個步長時間內對網格L中居民的O器官所造成的潛在劑量；W_D(L,NU,M)為NU核素在第M個步長時間在網格L的地面沉積濃度；DRF_GR(NU,O)是一個時間步長內NU核素對O器官的地面沉積劑量率轉換因子；W_D(L,NU,48+2T)為NU核素在第48+2T個步長時間在網格L的地面沉積濃度；DF_GR(NU,O，I)是I時間內NU核素對O器官的地面沉積劑量率轉換因子；α為地面沉積結束后，所剩的計算時段I-48-2T占總計算時段I的時間份額；

地面沉積外照射途徑下氣態放射性核素對每個網格中的居民全身所造成的預期劑量的計算公式為：

為48+2T個步長時間內地面沉積外照射途徑下氣態放射性核素對L網格中居民全身所造成的預期劑量；FN_GR(L)_me為L網格對應地面沉積外照射途徑的平均居址因子；

吸入內照射途徑下氣態放射性核素對居民所造成的潛在劑量的計算公式為：

其中，表示吸入內照射途徑下所有氣態放射性核素在48+2T個步長時間內對L網格居民的O器官所造成的潛在劑量；χ(L,NU,M)表示在第M個步長時間L網格中NU核素在空氣中的濃度；DF_IH(NU,O,I＝4)為居民的O器官對NU核素的吸入內照射途徑劑量轉換因子，R_IH為居民的呼吸速率；

吸入內照射途徑下氣態放射性核素對每個網格中的居民全身所造成的預期劑量的計算公式為：

其中，為48+2T個步長時間內L網格對應于吸入內照射途徑的預期劑量；FN_IH(L)_me(t)為當前時間t時刻L網格對應吸入內照射途徑的平均居址因子；

步驟b2中，氣態放射性核素釋放開始后兩天放射性核素對網格中的居民所造成的預期劑量的計算公式為：

其中，DSUM^POT(L,O)為氣態放射性核素釋放開始后兩天放射性核素對L網格內居民的O器官所造成的預期劑量，分別為釋放開始后兩天煙云γ外照射途徑、地面沉積外照途徑和吸入內照射途徑下氣態放射性核素對L網格內居民各器官的潛在劑量；

步驟b3中，當采取隱蔽的應急干預行動時，計算各網格內居民在事故釋放開始后自第l小時起隱蔽2天的可防止劑量和剩余劑量，l為0.5h的整倍數，包括：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的煙云γ外照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，FN_CL(L)_me為L網格對應于煙云γ外照射途徑的平均居址因子，FS_CL(L)_me為L網格對應煙云γ外照射途徑的平均建筑物屏蔽因子，當48+2T-2l96時，取48+2T-2l＝96；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的地面沉積外照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，FN_GR(L)_me為L網格對應地面沉積外照射途徑的平均居址因子,FS_GR(L)_me表示L網格對應于地面沉積外照射途徑的建筑物屏蔽因子，其中當48+2T-2l96時，取48+2T-2l＝96；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的吸入內照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，FN_IH(L,M)_me與FS_IH(L,M)_me分別為L網格第M個時間步長對應于吸入內照射途徑的居址因子與建筑物屏蔽因子，其中當48+2T-2l96時，取48+2T-2l＝96；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的總的可防止劑量D^AVE(L,O＝2,l→l+2d)，計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的煙云γ外照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的地面沉積外照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的吸入內照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起隱蔽2天的總的剩余劑量D^le(L,O＝2,l→l+2d)，計算公式為：

當隱蔽2天的總的可防止劑量大于第一設定值時，則對對應網格的居民采取隱蔽措施；

當采取撤離的應急干預行動時，計算各網格內居民在事故釋放開始后自第l小時起撤離7天的可防止劑量和剩余劑量，以及撤離過程中所造成的附加劑量；包括：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的煙云γ外照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，N'為L網格的撤離路線所經過的網格總數；L_n'(x,y)是L網格居民撤離過程所經過的第n'個網格的坐標，Δt′為撤離時間，取48+2T≤48×7+2l；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的地面沉積外照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，當T6×24+l時，取T＝6×24+l；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的吸入內照射途徑的可防止劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的總的可防止劑量D^AVE(L,O＝2,l→l+7d)，計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的煙云γ外照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的地面沉積外照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的吸入內照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算第l網格居民事故釋放后自第l小時起撤離7天的總的剩余劑量D^le(L,O＝2,l→l+7d)，計算公式為：

當撤離7天的總的可防止劑量大于第二設定值時，則對應網格的居民采取撤離措施；

計算采取撤離措施時，撤離過程中所造成的附加劑量，包括：

計算第m條撤離路線在撤離過程中煙云γ外照射途徑的附加劑量計算公式為：

其中，n_m是第m條撤離路線所經過的網格總數，L_nm(x,y)是第m條撤離路線所經過的第n個網格的坐標，Δt′_m是第m條撤離路線所需的撤離時間；

計算第m條撤離路線在撤離過程中地面沉積外照射途徑的附加劑量計算公式為：

計算第m條撤離路線在撤離過程中吸入內照射途徑的附加劑量計算公式為

計算第m條撤離路線在撤離過程中所受總的附加劑量的計算公式為：

當采取復用碘片的應急干預行動時，計算各網格內居民事故釋放后第l小時服碘片的甲狀腺可防止劑量與剩余劑量，包括：

計算L網格居民所受的甲狀腺預期劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后第l小時服碘片的剩余劑量計算公式為：

t_IH-l·60分≤15分時，a(M)＝1-exp{-λ·[(l·60-t_IH)+15分]}；

t_IH-l·60分15分時，a(M)＝0；

其中，t_IH為核素碘的吸入時間；a(M)為減少因子；λ為時間常數，λ＝0.00289分^-1；

計算L網格居民事故釋放后第l小時服碘片的可防止劑量計算公式為：

若服碘片的可防止劑量大于第三設定值，則對對應網格的居民采取服碘片措施；

當采取避遷的應急干預行動時，計算各網格點居民事故釋放開始后自第l小時起避遷的可防止劑量和剩余劑量，以及避遷過程中所造成的附加劑量，包括：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起避遷的煙云γ外照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，N'為L網格撤離路線所經過的網格總數，L_n'(x,y)是L網格居民避遷過程所經過的第n'個網格的坐標，Δt′為撤離時間，取48+2T≤48×30+2l；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起避遷的地面沉積外照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，當T29×24+l時，取T＝29×24+l；取48+2T≤48×30+2l；

計算L網格居民事故釋放后第l小時起避遷的吸入內照射途徑的可防止劑量計算公式為：

其中，取48+2T≤48×30+2l；

計算L網格居民事故釋放后第l小時起避遷的總的可防止劑量D^AVE(L,O＝2,l→l+30d)，計算公式為：

當避遷的總的可防止劑量大于第四設定值時，則對應網格內居民采取撤離措施；

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起避遷的煙云γ外照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起避遷的地面沉積外照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起避遷的吸入內照射途徑的剩余劑量計算公式為：

計算L網格居民事故釋放后自第l小時起避遷的總的剩余劑量D^le(L,O＝2,l→l+30d)，計算公式為：

計算采取避遷措施時，避遷過程中所造成的附加劑量，包括：

計算第m條避遷路線在避遷過程中煙云γ外照射途徑的附加劑量

其中，N為L網格避遷路線所經過的網格總數，L_n(x,y)是L網格居民避遷過程所經過的第n個網格的坐標，Δt′為避遷時間，取48+2T≤48×30+2l；

計算第m條避遷路線在避遷過程中地面沉積外照射途徑的附加劑量計算公式為：

計算第m條避遷路線在避遷過程中吸入內照射途徑的附加劑量計算公式為：

計算第m條避遷路線在避遷過程中總的附加劑量計算公式為：

步驟B4中，計算牛奶中j核素的濃度C_mj(L)，計算公式為：

Q^p＝16.1kF

其中，F_mj為動物每天攝入的放射性j核素出現在每公斤牛奶中的平均份額，為飼料作物中的j核素的濃度，Q^p為動物每天消耗的飼料量；

W_Dj(x,y,M＝48+2T)表示事故停止時，坐標為(x,y)的網格的地面上j核素的干沉積濃度；W_wj(x,y,M＝48+2T)表示事故停止時由于事故期間降水造成坐標為(x,y)的網格的地面的j核素的濕沉積濃度；R為滯留即沉積放射性滯留在葉面上的份額；T_iv是易位因子，即滯留在植物外表面的放射性核素向植物食用部分的轉移系數，對于飼料作物，取R＝0.5，T_iv＝1.0；Y_va為飼料作物的單位面積產量；λ_e^v＝λ_j+λ_w是風化產生的清除速率常數；λ_j為j核素的放射性衰變常數，λ_w為環境衰減常數，對于碘，取λ_w＝2.97×10^-3d^-1，對于其它粒子，取λ_w＝1.94×10^-3d^-1；t_e是農作物在生長季節受污染的時間，t_e取事故釋放持續時間d，由事故源項給出；

F表示飼料作物的鮮重與干重之比，k表示本地飼料所占份額；

計算水庫中的關鍵核素的濃度，包括：

假若事故釋放期間，從M₁至M₂時段發生降水，降水強度為I，事故釋放結束時水庫水中j核素的濃度C_dj(x,y)的計算公式為：

V_l＝S_l·I·(M₂-M₁)·0.5×10^-3

其中，W_Dj(x,y,M＝48+2T)表示水庫所在位置(x,y)處事故結束時刻地面上因干沉積導致的j核素的干沉積濃度；W_wj(x,y,M₁→M₂)表示事故釋放期間若從M₁至M₂時段發生降水，導致水庫所在位置地面上或水面上的j核素濕沉積濃度；S_l為集雨面積，V_C為水庫庫容，f為水庫中的實際的儲水體積與庫容之比；V_l為集水量；

I為降水強度，M₁和M₂表示降水從M₁時段開始，M₂時段結束，因為每個時段步長為0.5h，故有因子0.5；

若牛奶中的各核素濃度值高于預置各核素的規定值，則應對牛奶的供應采取行動，或禁止飲用，或供應替代食品；若水庫中各核素的濃度超過預置的關于飲水的各核素的通用行動水平，則應采取禁止飲用或其它水處理行動；

氣載途徑食物鏈放射性活度估算方法的步驟I中，對于所述某一區域，污染物煙羽經過該區域上方所造成的j類植物上i核素的干沉積量和濕沉積量、以及土壤表面的i核素的總沉積量的計算方式為：

污染物煙羽經過該區域上方所造成的j類植物上i核素的干沉積量A_dij(t_e)的計算公式為：

V_dij＝V_dij,maxLAI_j(t_e)/LAI_j,max

其中，t_e為污染物煙羽尾部離開該區域的時刻，V_dij為i核素向j類植物的干沉積速度，x_i為核設施事故發生后該區域地面空氣中i核素的濃度，λ_i為i核素的放射性衰減常數，Δt_污為污染物煙羽經過該區域的時間長度；

V_dij,max為i核素向j類植物的最大沉積速度，LAI_j(t_e)為污染物煙羽尾部離開該區域的時刻j類植物的植物葉面積指數，LAI_j,max為j類植物的最大葉面積指數；植物的葉面積指數是指單位面積土壤上的植物葉子面積，最大沉積速度是指植物葉面積指數最大時的沉積速度；

污染物煙羽經過該區域上方期間由于降雨過程的濕沉積所造成的j類植物上i核素的濕沉積量A_wij(t_e)的計算公式為：

A_wij(t_e)＝f_wjA_wi(t_e)

其中，f_wj為j類植物的截獲份額，A_wi(t_e)污染物煙羽經過該區域上方期間由于降雨過程的濕沉積所造成的i核素的濕沉積量；

k_污為污染物煙羽經過該區域上方期間發生的降雨過程的次數，為第k_污次降雨過程所對應的i核素的沖洗系數，Q_i為i核素源強，u為該區域地面的平均風速，x為該區域距事故源項的下風距離，λ_i為i核素的放射性衰減常數，為第k_污次降雨過程的持續時間，t_e為污染物煙羽尾部離開該區域的時刻，為第k_污次降雨過程的結束時間；

LAI_j為j類植物葉面積指數，S_j為j類植物有效貯水能力，R為污染物煙羽經過該區域上方期間的降雨總量，為第k_污次降雨的降雨強度，為第k_污次降雨過程的持續時間；

污染物煙羽經過所述某一區域時造成的土壤表面的i核素的總沉積量A_sij(t_e)的計算公式為：

其中，V_d表示i核素的沉降速度,f_a表示沉積核素中未被葉面截獲而到達土壤的份額；

步驟II中，對于所述某一區域，收割時j類植物可食部位中的i核素的濃度A_ij(t_p)的計算方式為：

僅考慮核素易位原因時，濃度A_ij(t_p)的計算公式為：

T_r(δt)＝T_r，max·exp[-b(δt-t_max)²]

其中，t_p為j類植物的收割時間，δt為核素沉積結束至收割的時間間隔，δt＝t_p-t_e?T_r(δt)為i核素收割前δt時間發生的沉積相應的易位因子，T_r，max為易位因子最大值，Y_j為j類植物的單產量，t_max為具有最大易位因子的時刻距收割的時間，b為表征實測曲線的斜率，實測曲線指的是距離收割的不同時間點測得的易位因子值與對應時間形成的曲線；

同時考慮核素易位及核素衰減作用時，濃度A_ij(t_p)的計算公式為：

其中，λ_w為環境衰減常數；

對于所述某一區域，T時刻m類動物的K類動物產品中的i核素的濃度C_mKi(T)的計算公式為：

其中，F_mKi表示m類動物食入含i核素的食物后轉移到K類動物產品的轉移系數，a_Kn為K類動物產品中發生n類生物轉移的份額，A_ami(t)表示t時刻m類動物對i核素的攝入速度，λ_bkn為相應于K類動物產品發生n類生物轉移時對應的轉移速率常數，λ_i為i核素的放射性衰減常數；

A_ijT、A_igT、A_iH分別表示t時刻j類植物、牧草與干草中i核素的濃度，I_jm(t)、I_gm(t)、I_Hm(t)分別表示m類動物t時刻對j類植物、牧草與干草三類的干重攝入率；

步驟III中，對于所述某一區域，t時刻人體通過食入途徑對i核素的攝入速率的計算公式為：

其中，A_ij(t_p)為收割時第j類植物中i核素的濃度；V_j(t)和V_k(t)為不同年齡組居民對j類植物制品與k類動物產品的日消費量，F_rj和F_rk分別為j類植物與K類動物產品中的食品加工滯留因子，P_ej和P_eK分別為j類植物與K類動物產品的加工效率，C_mKi(t_s)為m類動物宰割時K類動物產品中i核素的濃度，t_s為m類動物的宰割時刻。

2.一種核設施事故場外后果實時在線評價系統，包括：

模擬區范圍確定模塊，用于以核設施為中心確定核設施事故的模擬區范圍，所述模擬區范圍包括以核設施為中心20km×20km的近場區域和以核設施為中心100km×100km的遠場區域；

該在線評價系統包括風場預測子系統、風場診斷子系統、大氣擴散子系統、劑量與干預措施子系統、以及食物鏈子系統；

所述風場預測子系統包括氣象數據獲取模塊和風場預測模塊；其中：

氣象數據獲取模塊，用于以核設施為中心，獲取模擬區范圍的不同來源的氣象數據；所述氣象數據為全球或中尺度數值天氣預報數據或者為待預測中尺度區域的觀測站測得的觀測數據；

風場預測模塊，用于根據所述氣象數據來源的不同，進行模擬區的風場預測；該風場預測模塊包括：

第一預測模塊，用于當所述氣象數據為全球或中尺度數值天氣預報數據時，采用非靜力模式進行風場預測；

第二預測模塊，用于當所述氣象數據為待預測中尺度區域的觀測站測得的觀測數據時，采用準靜力模式進行風場預測；

所述風場診斷子系統包括三維初始風場建立模塊、初始風場初步調整模塊和風場再次調整模塊；其中：

三維初始風場建立模塊，用于獲取模擬區的氣象數據和地理環境數據，并根據獲取的氣象數據和地理位置數據建立模擬區的三維初始風場；所述氣象數據包括模擬區的氣象觀測站的觀測氣象數據和氣象部門的數值天氣預報數據；所述地理環境數據包括模擬區的經緯度信息、下墊面高程、植被、水體分布特征和土地利用；三維風場為多層網格風場；

初始風場初步調整模塊，用于根據所述氣象部門的數值天氣預報數據和地理環境數據對所述三維初始風場進行初步調整，得到初步調整后的風場；所述初步調整包括根據地形運動學效應對三維初始風場進行調整、根據坡流效應對三維初始風場進行調整和根據地形熱動力學對風場的阻塞效應對三維初始風場進行調整；

風場再次調整模塊，用于根據所述觀測氣象數據對初步調整后的風場進行處理，得到最終的三維風場；所述處理包括對初步調整后的風場依次進行插值處理、平滑處理和垂直風速分量的調整；

所述大氣擴散子系統通過依次釋放一系列煙團模擬放射性核素的連續釋放來計算氣載放射性核素擴散產生的濃度，該子系統包括二維網格系統建立模塊、網格點核素濃度計算模塊、地表沉積量計算模塊和γ輻射劑量率計算模塊；其中：

二維網格系統建立模塊，用于建立模擬區范圍的二維網格系統；

網格點核素濃度計算模塊，用于計算二維網格系統中每個網格點的各核素的濃度，網格點核素濃度計算模塊計算二維網格系統中每個網格點的各核素的濃度的方式為：

B1.確定計算的時間步長ΔT即濃度結果輸出時間間隔和煙團的釋放時間間隔Δt，根據所述煙團的釋放時間間隔Δt順序釋放一系列煙團模擬放射性核素的連續釋放；

B2.計算第M個時間步長的第W個時段釋放的第i個煙團中的j核素對網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的濃度貢獻計算公式為：

其中，(x_g,y_g,z_g)中(x_g,y_g)為網格點的二維坐標，z_g為煙團中核素取對人體有影響的高度，為第M個時間步長的第W個時段釋放的第i個煙團中j核素的源強，Q_Wjo第M個時間步長所釋放的所有煙團中j核素的源強，σ_xy(i)、σ_z(i)分別為所述第i個煙團水平方向和垂直方向的有效擴散參數，為所述第i個煙團在第M個時間步長結束時刻的質心坐標，z_inv為逆溫層層頂的垂直高度，λ_j為j核素的衰變常數，為第M個時間步長結束時刻所述第i個煙團所經的遷移時間；

B3.計算從事故發生時刻起至第M個時間步長結束時刻網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的時間積分濃度χ_j(x_g,y_g,z_g；M)，計算公式為：

其中，n表示每個時刻煙團的釋放數；

地表沉積量計算模塊，用于計算核素的地表沉積量，計算方式為：

C1.計算從事故發生時刻起至第M個時間步長結束時刻因干沉積造成的(x,y)網格中j核素的地表干沉積總量W_Dj(x,y；M)，計算公式為：

其中，V_dj為j核素的干沉積速度，χ_j(x,y；M)為χ_j(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的積分；

C2.計算第M₁個時間步長到第M₂個時間步長期間的降雨造成的(x,y)網格中j核素的地表濕沉積總量W_wj(x,y,M₁→M₂)，計算公式為：

∧_j＝AI^a

其中，∧_j為沖洗因子，I為降雨強度，A為沖洗因子系數，A的取值范圍為[3×10^-5,3×10^-3]，a的取值范圍為[0.5,1]；

γ輻射劑量率計算模塊，用于計算一個煙團中的所有核素的γ射線對指定受照點(x,y,z)造成的γ輻射劑量率d_γ(Q,E_γ,σ_y,σ_z,H,R_xy)，計算公式為：

其中，K＝1.6×10^-13，單位為Gy/s/MeV/Kg，σ_en為空氣的能量吸收系數，單位為m²/Kg，E_γ為γ射線的輻射能量，單位為MeV，B(μr)為累積因子，μ為空氣的線性減弱因子，單位為m^-1，r為從離煙團中心(x＝y＝0,z＝-H)距離為R_xy的受照點到體積元dxdydz的距離，H為煙團中心高度，χ(x,y,z)為在指定受照點(x,y,z)處的瞬時空氣濃度，(x,y,z)中z為指定受照點的高度，(x,y)為指定受照點多對應的網格坐標，Q為一個煙團中的放射性核素的活度，σ_xy、σ_z分別煙團水平方向和垂直方向的擴散參數；

所述劑量與干預措施子系統包括網格劃分模塊和氣態核素輻射劑量計算模塊；其中：

網格劃分模塊，根據預設的網格間距對模擬區進行網格劃分；

氣態核素輻射劑量計算模塊，用于計算核設施事故釋放期間，氣態放射性核素在環境中遷移擴散對模擬區居民及居民生活環境所造成的影響，包括：

b1.對于每一個網格，計算不同照射途徑下氣態放射性核素對網格中居民所造成潛在劑量，并根據潛在劑量計算不同照射途徑下氣態放射性核素對網格中居民所造成的預期劑量；所述照射途徑包括煙云γ外照射途徑、地面沉積外照射途徑和吸入內照射途徑；

b2.對于每一個網格，計算氣態放射性核素釋放開始后兩天放射性核素對網格中的居民所造成的預期劑量，根據計算結果判斷是否有確定性效應發生的區域；根據計算結果判斷是否有確定性效應發生的區域的方式為：

當氣態放射性核素釋放開始后兩天內放射性核素對網格中的居民的各器官所造成的預期劑量大于預設的各器官的確定性效應閾值時，則判斷有確定性效應發生；

b3.對于每一個網格，計算采取各種應急干預行動后，網格中居民的可防止劑量和剩余劑量；所述應急干預行動包括隱蔽、撤離、避遷、服用碘片；在采取撤離與避遷行動時，計算撤離與避遷過程中各撤離路線和避遷路線引起的附加劑量；

b4.計算事故釋放期間，牛奶中的關鍵核素濃度和水庫中的關鍵核素濃度，根據計算結果判定是否達到了禁止牛奶或地表水飲用的干預水平；所述關鍵核素包括³⁴Cs、¹³⁷Cs、¹⁰³Ru、¹⁰⁶Ru、⁸⁹Sr、¹³¹I、⁹⁰Sr；

食物鏈模塊包括核素沉積量計算模塊、動植物中核素濃度計算模塊和人體核素攝入速率計算模塊；其中：

核素沉積量計算模塊，用于計算模擬區核設施事故期間所釋放的污染物煙羽經過時所造成的核素沉積量；對于某一區域，核設施事故期間所釋放的污染物煙羽經過時所造成的核素沉積量包括污染物煙羽經過該區域上方所造成的植物上的核素的干沉積量和濕沉積量、以及土壤表面核素的總沉積量；

動植物中核素濃度計算模塊，用于根據所述核素沉積量，計算植物收割時植物可食部分中核素的濃度以及動物產品中核素的濃度；

人體核素攝入速率計算模塊，用于根據植物收割時植物可食部分中核素的濃度以及動物產品中核素的濃度，計算人體通過食入途徑對核素的攝入速率；

步驟B1中，在計算第i個煙團中的j核素對網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的濃度之前，還包括判斷煙團是否發生分裂的步驟，在煙團發生分裂，分別計算分裂后的每個子煙團中的j核素對網格點(x_g,y_g,z_g)空氣中的j核素的濃度貢獻；煙團分裂的具體方式為：一個分裂前半徑為σ_p的原始煙團在水平方向上分裂為半徑為σ_p/2的一個中心煙團和四個衛星煙團，中心煙團與原始煙團的圓心重合，四個衛星煙團沿中心煙團的圓周方向均勻分布且與原始煙團圓心的距離為0.89σ_p，中心煙團的質量為原始煙團的5.88％，衛星煙團的質量為原始煙團的23.5％。