[發(fā)明專利]一種核事故放射性氣溶膠沾染的模擬方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210168093.3
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114547890A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬振輝;唐秀歡;王寶生;馬騰躍;劉龍波;胡攀;李達(dá);蘇春磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

1.一種針對核事故放射性氣溶膠沾染的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、確定所要模擬的核事故的關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息；

所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息包括核事故的發(fā)生時(shí)刻及停止時(shí)刻、事故發(fā)生地的具體地理位置信息、以放射性活度表征的氣溶膠的總釋放量及不同的粒徑區(qū)間的大致分布、單位時(shí)間內(nèi)氣溶膠隨時(shí)間釋放量變化、不同氣溶膠粒徑區(qū)間所占的份額和穩(wěn)定氣溶膠煙團(tuán)的幾何參數(shù)及初始的放射性活度分配系方式；

所述穩(wěn)定氣溶膠煙團(tuán)的幾何參數(shù)包括煙團(tuán)寬度及高度；

步驟2、根據(jù)核事故的起始時(shí)刻和終止時(shí)刻，收集全時(shí)段的原始?xì)庀髷?shù)據(jù)和氣象同化數(shù)據(jù)，作為沾染計(jì)算的原始?xì)庀髷?shù)據(jù)；

步驟3、根據(jù)核事故發(fā)生地的地理位置信息，收集獲得整個(gè)模擬區(qū)域的靜態(tài)地形數(shù)據(jù)，作為沾染計(jì)算的原始靜態(tài)地形數(shù)據(jù)；

所述靜態(tài)地形數(shù)據(jù)包括核事故發(fā)生地的高程、水系、地表覆蓋信息；

步驟4、對原始?xì)庀髷?shù)據(jù)和原始靜態(tài)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和信息提取，轉(zhuǎn)換格式預(yù)備在模擬區(qū)域進(jìn)行空間信息要素插值；

步驟5、基于先進(jìn)的氣象學(xué)模式設(shè)定步驟1)-4)得到的數(shù)據(jù)信息參數(shù)，對模擬區(qū)域進(jìn)行數(shù)值模擬，獲得隨時(shí)間的變化的動態(tài)三維氣象場數(shù)據(jù)；

步驟6、從模擬區(qū)域動態(tài)三維氣象場數(shù)據(jù)中提取出動態(tài)三維風(fēng)場變化數(shù)據(jù)及湍流擴(kuò)散數(shù)據(jù)，作為后續(xù)污染擴(kuò)散計(jì)算的驅(qū)動參數(shù)；

步驟7、利用程序設(shè)計(jì)語言編寫源項(xiàng)生成模塊，通過幾何建模、網(wǎng)格劃分及放射性活度匹配，生成沾染計(jì)算所需的源項(xiàng)文件；

步驟8、根據(jù)氣溶膠粒徑分布的不同，耦合動態(tài)三維風(fēng)場變化數(shù)據(jù)和湍流擴(kuò)散數(shù)據(jù)，通過源項(xiàng)模塊生成的源項(xiàng)文件，進(jìn)行氣溶膠顆粒物的三維擴(kuò)散輸運(yùn)及沉降計(jì)算，獲得氣溶膠濃度的三維時(shí)空分布特性；

步驟9、從氣溶膠濃度的三維時(shí)空分布特性數(shù)據(jù)中提取動態(tài)地表氣溶膠濃度變化數(shù)據(jù)，再根據(jù)地表不同位置的氣溶膠沉降速率，結(jié)合動態(tài)地表氣溶膠濃度變化數(shù)據(jù)，計(jì)算地表氣溶膠沉積速率以及總沉積量；

步驟10、根據(jù)地表的氣溶膠沉積速率以及總沉積量，計(jì)算模擬區(qū)域內(nèi)每個(gè)地表網(wǎng)格內(nèi)的氣溶膠累積沉積量，繪制模擬區(qū)域的γ輻射劑量率分布云圖，為后續(xù)的事故應(yīng)急提供技術(shù)支持。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對核事故放射性氣溶膠沾染的模擬方法，其特征在于，步驟1中：

所述的不同的粒徑區(qū)間按照空氣動力學(xué)分布特性進(jìn)行分類，一類為小粒徑氣溶膠群，另一類為大粒徑氣溶膠群；

所述小粒徑氣溶膠采用連續(xù)譜粒度分布方法進(jìn)行模擬，所述大粒徑氣溶膠采取粒徑分群法進(jìn)行模擬。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對核事故放射性氣溶膠沾染的模擬方法，其特征在于：

所述小粒徑氣溶膠的粒徑為0～10μm，大粒徑氣溶膠的粒徑大于10μm；所述小粒徑氣溶膠粒度服從對數(shù)正態(tài)分布：

其中，d為氣溶膠粒徑；d_g為氣溶膠幾何平均直徑；σ_g為氣溶膠幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差；

所述大粒徑氣溶膠采用粒徑分群方式進(jìn)行分類，每一個(gè)粒徑群均具有典型的平均粒徑，采用統(tǒng)一的粒徑及相關(guān)空氣動力學(xué)物性參數(shù)進(jìn)行描述。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對核事故放射性氣溶膠沾染的模擬方法，其特征在于，步驟5具體為：

5.1、根據(jù)地形數(shù)據(jù)分辨率、模擬區(qū)域中心經(jīng)緯度等地理信息參數(shù)，確定模擬區(qū)域的水平空間位置；

5.2、根據(jù)模擬區(qū)域的水平網(wǎng)格參數(shù)，確定模擬區(qū)域的水平網(wǎng)格劃分方式；

5.3、根據(jù)垂直層數(shù)目及垂直層劃分方式，確定模擬區(qū)域的空間網(wǎng)格劃分方式；

5.4、設(shè)定數(shù)值模擬的起止時(shí)刻、氣象數(shù)據(jù)及地形數(shù)據(jù)索引路徑、輸出文件格式及路徑等重要計(jì)算參數(shù)；

5.5、基于三維網(wǎng)格化的氣象學(xué)模式開展數(shù)值模擬計(jì)算，獲得隨時(shí)間的變化的動態(tài)三維氣象場數(shù)據(jù)；

5.6、提取出三維風(fēng)場數(shù)據(jù)及湍流擴(kuò)散系數(shù)分布數(shù)據(jù)，作為后續(xù)計(jì)算的輸入?yún)?shù)。