[發明專利]一種基于渦動擴散模型的放射性氣體濃度評估方法有效
| 申請號： | 201910617661.1 | 申請日： | 2019-07-10 |
| 公開（公告）號： | CN110472279B | 公開（公告）日： | 2022-07-15 |
| 發明（設計）人： | 劉永闊;楊立群;彭敏俊;晁楠;龍澤宇 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工程大學 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 擴散 模型 放射性 氣體 濃度 評估 方法 | ||
本發明涉及一種基于渦動擴散模型的放射性氣體濃度評估方法，屬于核退役仿真領域。包括構建核退役場景實體模型，并將核設施實體模型轉換為體素模型；采用渦動擴散模型模擬放射性氣體的擴散；根據退役場景對渦動擴散模型進行修正，退役場景包括廠房尺寸、核設施體素模型體積、排風管位置與流量和多個泄露點位置等；最終計算放射性氣體的濃度分布。本發明采用渦動擴散模型模擬放射性氣體的擴散；根據真實退役場景對模型進行了修正，實現了放射性氣體濃度分布的動態計算；開發出了一種實時、高效的核設施退役環境中放射性氣體濃度評估仿真方法，對核設施退役仿真具有重大的實際意義，應用前景廣闊。
技術領域
本發明涉及一種基于渦動擴散模型的放射性氣體濃度評估方法，屬于核退役仿真領域。
背景技術
核設施退役活動會產生大量的放射性氣體。為了保證工人在退役活動中的安全，減少放射性氣體對工人的內照射，就需要評估放射性氣體的分布情況。
對于氣體擴散，高斯擴散模型是應用最廣泛的模型。該模型主要應用于點源的擴散研究，能夠評估連續源的擴散和瞬時泄漏的擴散，但高斯擴散模型更適用于大氣擴散。對于室內空間，渦動擴散模型更加適用。渦動擴散模型基于菲克擴散定律，在穩定的無限空間內的點源，泄露出的污染物濃度跟與源的距離和分子擴散率成正比。由于核退役場景空間大，設備所占空間多，空氣流通緩慢且放射性氣體泄露點多，因此需要對理想渦動擴散模型進行修正。綜上所述，開發出一種實時、高效的核設施退役環境中放射性氣體濃度評估仿真方法對核設施退役仿真具有重大的實際意義。
發明內容
本發明的目的是為了實時、高效的評估核設施退役環境中放射性氣體擴散分布情況而提供一種基于渦動擴散模型的放射性氣體濃度評估方法。
本發明的目的是這樣實現的：一種基于渦動擴散模型的放射性氣體濃度評估方法，具體包括以下步驟：
步驟1、構建核退役場景實體模型，并將核設施實體模型轉換為體素模型；
步驟2、構建氣體渦動擴散模型；
步驟3、根據廠房尺寸修正擴散模型；
步驟4、根據核設施體素模型體積修正擴散模型；
步驟5、根據排風管位置與流量修正擴散模型；
步驟6、根據多個泄露點位置修正擴散模型。
本發明還包括這樣一些結構特征：
1、所述步驟1具體為：根據核退役場景的確定參數，構建退役環境的實體模型，模型參數包括廠房、設備、墻體，采用體素化方法將設施實體模型轉化為體素模型。
2、所述步驟2具體為：假設室內氣體的傳輸機制是湍流擴散、構建氣體渦動擴散模型；考慮退役場景對模型的影響，距離泄露點半徑為ri的處的濃度為：
式中，Ci,t(x,y,z)是時間t時第i個泄露源在坐標(x,y,z)處的濃度，Vi,t是模型的真實體積，Vi,R是模型球形邊界的體積，Gi是第i個泄露源的釋放率，ri是從源到位置(x,y,z)的距離，D為渦動擴散的系數，erf為誤差公式，理想情況下，渦動擴散模型呈圓球形，體積為：
式中，Rt是模型最外層球體的半徑，具體為：
3、所述步驟3具體為：根據廠房尺寸修正擴散模型，模型修正后的體積為模型圓球形邊界的體積減去模型在廠房邊界外的體積：
Vi,t＝Vi,R-Vout
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