基于随机游走方法模拟计算脏弹袭击后的放射性剂量分布

为研究脏弹爆炸在下风方向造成的放射性辐射危害,基于随机游走方法建立了脏弹恐怖袭击后放射性烟团在大气中扩散的计算模型。结合烟云源项模型和剂量模型,计算研究了小风条件下¹³⁷Cs脏弹爆炸时,不同大气稳定度扩散等级时放射性烟团对下风方向公众的辐照剂量。结果表明,在其他条件相同的情况下,稳定度扩散等级对下风方向的辐照水平和分布有明显影响。大气越不稳定,放射性烟云横向扩散范围越广,同时剂量随下风方向距离降低得越快,超公众辐照限值的放射性污染面积也越小。稳定度扩散等级为F时,超公众剂量限值的污染区域面积和下风方向1 km处的辐射剂量分别是等级为A时的4倍和10倍。     

核爆炸放射性沉降预警模型研究

采用简化动力学方法建立了核爆炸烟云上升模型,采用MC法和Gifford对流层相对扩散理论建立了烟云扩散模型,推导出了放射性云浸入空气吸收剂量和地面沉降空气吸收剂量模型;给出了在不同当量地表面爆炸和典型气象条件下,下风方向不同距离放射性沉降到达时间和剂量率。分析研究表明:在已知核爆炸当量和气象参数的条件下,可以实现对核爆炸放射性沉降的预警;核爆炸烟云浸没剂量率不可忽略,在烟云过顶时超过了地面沉降剂量率。     

一个基于简化动力学模型的核爆炸地面放射性沉降预测模型

提出了一个基于简化动力学模型的大气层核爆炸烟云与放射性沉降模型,考虑了烟云稳定前放射性颗粒的沉降过程,同时考虑了早期烟云宽度随时间的变化,在烟云稳定后采用了大尺度相对扩散理论.与美国四次核试验数据以及DELFIC模型比较表明,本模型基本是合理的、可用的.     

核设施气态流出物的环境γ吸收剂量计算及实验验证

采用有限烟云大气扩散模式，计算了中国原子能科学研究院的２座核反应堆烟囱排放的放射性气态流出物在核反应堆附近产生的附加吸收剂量。对１９９０－１９９２年间３年的实验测量结果逐年进行了比较，其偏差均在６２％以内。     

集合扩散模拟技术在应急决策中的应用研究

应用集合扩散模拟的概念,结合不同的气象场与扩散场模式,以某厂址的现场实验为研究对象进行中小尺度集合大气扩散模拟研究。将多模式模拟结果与现场实验结果进行集合分析,从空间分析、时间分析与离散度检验三方面对各类集合分析指标进行研究。结果表明:集合扩散模拟与分析可综合考虑多模式计算结果,给出烟云可能覆盖区域范围与概率、不同置信度水平的烟云浓度分布、关心点(区域)的烟云浓度变化、烟云到达与离去时间概率等,同时可结合监测结果进一步判断与修订模拟结果从而更加接近真实值。将集合扩散模拟方法应用于应急决策领域具有现实指导意义。     

核爆炸冲击波与爆炸产物相互作用的二维数值模拟

核爆炸冲击波与爆炸产物的相互作用过程是影响放射性烟云扩散程度的重要因素。为了阐明二者相互作用的物理图景,采用TVD保持性质的Runge-Kutta离散和WENO格式对核爆炸冲击波在真实气体中的传播过程进行了计算,并分析了其诱导波系和反射波系与爆炸产物的相互作用规律。计算结果表明,在诱导波系的压缩和稀疏作用下,爆炸产物的压力和密度值呈高低相间分布,产物的下界面出现不规则和涡结构,即爆炸产物呈现非同一性;另一方面,地面反射冲击波将穿越诱导波系,并挤压爆炸产物的下表面,使产物的形状和参数发生改变,从而加速爆炸产物的浮力上升过程并增大其最大上升高度,继而扩大了放射性烟云的扩散范围。     

核材料炸药化学爆炸条件下烟云源项的实验与仿真

为获取核材料化学爆炸事故烟云参数和气溶胶扩散规律,本文理论分析了核材料化学爆炸事故烟云扩散过程与机理,建立了基于CFD技术的烟云扩散数值仿真方法,并通过爆炸烟云外场扩散实验对该方法进行了验证。研究结果表明:CFD方法能实现烟云扩散的数值仿真;实验和仿真均显示小当量TNT爆炸高度远小于Church经验公式,宽度比例却增加;气溶胶颗粒在蘑菇云形态的双涡环烟云流场中分布不均匀,粒径大于50μm的颗粒物大多位于烟柱中,而大部分可吸入颗粒物在烟云顶部聚集;气溶胶在烟云稳定前的驱散与沉降会改变其源项参数,以Operation Roller Coaster实验气溶胶积累质量分布为例的计算显示,空载释放率约为地面气化率的58%,可吸入比率由20%升高至31%,可吸入释放率约为18%。     

核材料炸药化学爆炸条件下烟云源项的实验与仿真

为获取核材料化学爆炸事故烟云参数和气溶胶扩散规律,本文理论分析了核材料化学爆炸事故烟云扩散过程与机理,建立了基于CFD技术的烟云扩散数值仿真方法,并通过爆炸烟云外场扩散实验对该方法进行了验证。研究结果表明：CFD方法能实现烟云扩散的数值仿真;实验和仿真均显示小当量TNT爆炸高度远小于Church经验公式,宽度比例却增加;气溶胶颗粒在蘑菇云形态的双涡环烟云流场中分布不均匀,粒径大于50 μm的颗粒物大多位于烟柱中,而大部分可吸入颗粒物在烟云顶部聚集;气溶胶在烟云稳定前的驱散与沉降会改变其源项参数,以Operation Roller Coaster实验气溶胶积累质量分布为例的计算显示,空载释放率约为地面气化率的58%,可吸入比率由20%升高至31%,可吸入释放率约为18%。     

基于中尺度气象模式的放射性爆炸烟云模拟

为模拟核爆炸或脏弹爆炸产生的放射性烟云的运动和放射性浓度分布,采用中尺度气象模式RAMS模拟了爆炸烟云的流动过程,考虑了烟云中颗粒的尺度分布和放射性活度分布及重力沉降过程.结果表明,可模拟出爆炸烟云的"蘑菇"状烟云运动过程,得到了爆炸烟云的三维流场和放射性浓度场.     

图解法和离散点近似法估算大气排放中γ放射性核素有限烟云所致外照谢...

在核设施大气排放中，根据烟云的尺度和烟云中的放射性分布，通常采用半限和有限烟云模式来估算γ放射性核素所致的外照射剂量。本文对采用有限烟云模式的图解法（Ｎｏｍｏｇｒａｍ）和离散点近似法（ＤＰＡ）估算单位原强γ放射性素所致的空气吸收剂量率进行了比较。计算结果表明，两种方法计算的γ空气吸收剂量率相当一致，约有８７％的计算结果的比值在２之内，９７％在３倍以内；在稍稳定天气（Ｅ类），计算结果的最大比值为６倍     

2MW液态钍基熔盐实验堆气载放射性流出物近场扩散的数值模拟

气载放射性流出物在近场范围内的扩散是核设施环境影响评价研究的重要内容之一,传统的高斯模型由于受到复杂建筑物的影响导致计算结果偏差比较大,不宜用于近场扩散的数值模拟。本文采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法以2 MW液态钍基熔盐实验堆的拟定场址为研究对象,开展放射性气态流出物在近场范围内分布规律的研究,分析风速、烟囱高度、风向等参数对气态流出物大气弥散因子分布的影响。结果表明,对于高架排放,由烟羽抬升的影响使得风速越大近场范围的放射性核素大气弥散因子越高;在下风向建筑群迎风侧均易出现放射性核素集聚区,烟囱高度越低集聚现象越明显。本研究的结果可为熔盐堆场区辐射环境影响评价及建筑物的布局、核应急提供参考依据。     

苏联切尔诺贝利核电站事故后太原地区的环境本底辐射水平

一、引言随着科学技术的迅速发展,空间和地面核设施不断增多。发生核事故的几率也随之增大,继苏联“宇宙-954号”,“宇宙-1402号”核动力卫星失控坠落,美国三里岛等核事故后,苏联切尔诺贝利核电站于1986年4月26日发生了一起严重核事故,一个反应堆堆芯爆炸后起火,释放出大量放射性物质,放射性烟云已向各地扩散。这一严重的灾难性事故引起了世界各国人民的关注。各国科技界有关部门及环境监测站也相继得到了“对环境影响”     

不同大气环境下爆炸烟云运动的二维数值计算

采用不可压缩变密度投影法对均一和标准分层大气中密度比分别为0.2、0.5、0.8的爆炸烟云的运动过程进行了数值计算研究,并通过无粘不可压缩流体二维Rayleigh-Taylor不稳定性问题对程序进行了数值验证;通过比较烟云在均一和标准分层大气条件下的运动,得出大气分层对爆炸烟云运动的影响主要体现在烟云上升高度上的结论,为进一步研究爆炸烟云的运动提供了参考。     

适用于三级概率安全评价的核反应堆实时风险计算方法

风险监测是反应堆安全监管与核应急决策的重要技术基础。面向核反应堆实时风险的三级概率安全评价（PSA）提出改进的实时风险计算方法,解决传统风险监测器重点集中在一级PSA的堆芯熔毁频率（CDF）计算的问题。针对反应堆运行时的实际系统配置,通过实时风险模型与在线状态监测进行实时事故频率计算,并采用放射性释放事故分类与实时气象下大气扩散方式分别实现了事故源项与场外剂量的实时计算。反应堆风险模型的计算案例验证了本研究方法与流程的有效性,该方法不仅支持堆芯熔毁实时风险计算,而且支持源项释放实时风险与场外剂量实时风险的计算,可为核反应堆安全监管与核应急提供技术支持。     

9 核爆后气溶胶浓度快速测量方法研究

从用途上，核爆炸辐射探测仪分为两大类：一类用于核查《全面禁止核试验条约》的实施情况；另一类用于战术核武器的辐射危害探测，估计近距离（km量级）放射性烟云的辐射危害，以便采取相应的应对防护措施，保护现场人员的安全。本工作主要根据放射性烟云中放射性气溶胶所占的份额和放射性烟云在空气中的比释动能率推算放射性气溶胶的浓度。     

小型动力堆码头中破口失水事故大气扩散研究

采用高斯分段烟羽模型估算了某小型动力堆在码头内发生破口尺寸为29.4%当量直径的设计基准事故时,放射性核素在码头20 km区域范围内的大气扩散规律。源项采用严重事故计算程序MELCOR仿真获得,并将计算结果输入到大气扩散分析软件MACCS进行分析计算。计算结果表明：中破口失水事故会造成码头区域的放射性污染,风速越小、气象条件越稳定,放射性的影响范围越大。     

某厂址沿海大气边界层和大气扩散特征的数值模拟与分析

利用WRF数值模式和随机游动扩散模式对某厂址沿海地区的中小尺度风场和大气扩散特征进行了数值模拟研究与分析。结果表明,该地区受地形和滨海条件的影响,大气扩散输运总体受天气系统和海陆风环流影响,天气系统环流下风场在水平方向的空间变化不大,扩散烟流基本平直;海陆风环流下的风场随时间变化和空间摆动对当地扩散有重要意义。随机游动模拟方法较好地反映出当地大气扩散特征,特别是在复杂地形及中性层结作用下,放射性污染物易在迎风坡出现堆积现象。     

关于切尔诺贝利事件核致冬季和大气污染研究

一、切尔诺贝利事件 苏联切尔诺贝利核电站(51°17′N,30°15′E)事故发生后,在核领域和广大公众中引起了强烈的震动和反响。该事故发生于1986年4月25日21时23分(地方时间为4月26日0时23分),由于第四号发电机组的失灵和失控,造成反应堆本身的损坏和放射性物质的漏泄。二年多来世界各国围绕这个事件作了许许多多的测量和研究,下面仅就它所漏泄放射性灰尘,在大气中污染和扩散的情况作一简短的综述。     

随机游走大气扩散模型在核事故应急中的开发和应用

烟羽浓度预测是核事故早期应急响应放射性后果评价系统的主要内容之一.描述了大气扩散本身随机的特点,介绍了自行开发随机游走大气扩散模型Random Walk,并与现有欧共体开发的核应急决策支持系统RODOS中的拉格朗日烟团模型RIMPUFF进行比较验证.结果表明,两者计算结果相当吻合,但Random Walk计算出的烟羽范围比RIMPUFF计算出的稍小.随机游走大气扩散模型Ran-dom Walk能够较好的模拟核事故发生条件下的大气扩散过程,可以作为核事故应急决策系统的一个大气扩散模块,为早期应急和后果评价提供更接近实际的信息.     

Boussinesq近似对于爆炸烟云运动数值计算的影响

采用Boussinesq近似模型与不可压缩模型研究了不同密度比的烟团在标准分层大气条件下的烟云运动过程,分析了两种模型计算烟云之差异,得出烟团密度与周围大气密度比越小,两种模型计算结果相差越大的结论,当密度比达到0.9时,两种模型计算结果基本一致,为研究爆炸烟云的运动提供参考。