烟羽抬升估算和观测方法

一、引言烟羽抬升高度的确定,对于地面污染物浓度的估算具有重要意义。抬升高度本身还对烟囱的设计、空气污染模式的应用及环境危害的评价有实际应用价值。烟羽从烟囱中排出后,一方面受平均风的作用向下风向迁移,另方面,又因其自身的动量和浮力特性而不断向上抬升。初期,由于烟羽的相对运动、平均风作用和烟羽对空气的卷吸效应,从而对抬升的抑制具有很大的影响;随后,主要是湍流混合最终耗尽烟羽的动力和浮力,使烟羽的迁移达到一个基本稳定的高度,也就是说,烟羽中心线的坡度变化接近最     

秦山核电二期工程厂址建筑物群对气态放射性排放物扩散影响的实验研究

在环境风洞中，对于一定的模拟区域和气态污染物排放源，通过释放示踪气体做大气扩散模拟实验，是当今环境空气质量评价与研究的一个有效途径。本文通过风洞模拟实验，对秦山核电二期工程厂址建筑物群周围的流场特征和烟羽弥散规律进行了研究，给出了一个估算复杂建筑物周围地面空气中污染物浓度分布的计算模式     

秦山核电二期工程厂址建筑物群对气态放射性排放物扩散影响的实验…

在环境风洞中，对于一定的模拟区域和气态污染物排放源，通过释放示踪气体做大气扩散模拟实验，是当今环境空气质量评价与研究的一个有效途径。本文通过风洞模拟实验，对秦山核电二期工程厂址建筑物群周围的流场特征和烟羽弥散规律进行了研究，给出了一个估算复杂建筑物周围地面空气中污染物浓度分布的计算模式。     

复杂地形对污染物扩散影响的CALPUFF模型研究北大核心CSCD

本文应用WRF/CALPUFF模型模拟了湖南省桃花江内陆核电站厂址野外示踪试验,研究受复杂地形影响下的SF烟羽扩散规律,并与现场试验进行对比分析。结果表明:受到地形的影响,风向会发生改变,污染物扩散轨迹随之改变,地形是影响SF扩散轨迹的重要因素。同时,应用统计学参数分析模拟结果的合理性,其中FAC与FAC值分别为30.1%与57.7%,说明模拟扩散因子与现场试验扩散因子之间吻合较好。总之,研究表明CALPUFF模型能较好地模拟复杂地形条件下的污染物扩散。     

基于风洞实验的丘陵下垫面气溶胶大气扩散特性研究

核电厂正常运行或发生核事故时,会向大气释放一定量的放射性气溶胶,研究气溶胶在复杂下垫面的大气扩散特性对实现气载流出物辐射影响的准确评价具有重要意义。高斯烟羽或烟团模型被广泛用于大气扩散评价中,模型中的扩散参数描述了气溶胶受湍流作用扩散的强弱,需要针对不同的地形如平坦、丘陵下垫面进行校正。本文针对典型下垫面开展了气溶胶大气扩散风洞实验,采用激光粒子图像扩散参数估计方法,针对释放源高度不同的多组工况,统计分析了竖直截面内高分辨率的气溶胶浓度,根据高斯分布估计了下风向烟羽的上下边界及垂直方向扩散参数。结果表明：烟羽经过山体会出现整体抬升现象,这将导致山体后近地表浓度有所下降;烟羽经过山体前后出现浓度中心线两侧浓度分布不均现象,远离山体烟羽轨迹回归类高斯分布;释放源高度小于山体1/2高度的烟羽经过山体后轨迹趋于一致。高斯模型在丘陵下垫面适用度有限。     

小型动力堆核事故后放射性核素海洋大气扩散研究

应用于海洋的小型核反应堆技术日渐成熟,但目前核事故大气扩散研究主要针对于沿海或内陆情况。为使大气扩散计算模型适用于海洋环境,本文对高斯烟羽模型进行了修正,应用MACCS程序研究了小型动力堆严重事故所造成的后果。结果表明,若烟羽未抬升,可溶性核素积分浓度垂直分布受水体影响较大,低空的核素积分浓度明显降低;若烟羽被抬升,源项附近海面的核素积分浓度较低,水体对其产生的影响较小;整个扩散过程中,水体主要影响海面附近核素积分浓度大的区域。     

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。     

基于拉格朗日混合单粒子轨迹模式（HYSPLIT）的核污染物扩散数值预报技术

本研究利用拉格朗日混合单粒子轨迹模式（HYSPLIT）开展了核污染物数值预报试验。欧洲示踪试验和虚拟事故情景下的模拟预报试验结果表明,HYSPLIT模式模拟的1 h内轨迹最小绝对误差约为0.2°,该模式可以有效地预报核污染物的扩散轨迹。模拟轨迹误差主要受风向和风速的影响,且初始状态误差会使轨迹模拟的误差随着预报时效增加而逐渐增大;对于单次轨迹模拟,模式模拟轨迹会存在偏差,但在一定时间范围内,轨迹模拟可以很好反映示踪剂在释放后空间范围内整体的分布特征;利用大气扩散模式HYSPLIT和中尺度天气预报模式（WRF）,可以实现区域核污染物的数值预报,模式可以预报出事故区域核泄漏物质的扩散路径和浓度分布。     

海岛下垫面对核事故核素扩散影响规律研究

为研究核事故发生后气载核素在海洋环境中的扩散,以海岛核电厂为研究对象,采用计算流体动力学（CFD）模拟的方法对海岛核电厂各下垫面要素、风速变化、喷口速度变化进行了模拟,并用风洞实验验证CFD模拟的准确性。结果表明,山体会对地面最大扩散因子产生显著影响;平台的高度增加时,地面最大扩散因子降低,出现距离更靠近喷口;风速的增大会使得面最大扩散因子出现位置后移;喷口速度增大会使得地面最大扩散因子变小,其出现位置后移;在喷口速度变化的情况下,地面最大扩散因子的CFD模拟值和高斯烟羽模型计算值呈倍数关系,并以此对高斯烟羽模型进行了修正。      

余流对核电厂液态流出物排放的影响分析

本文以工程实例为背景,基于深度平均的平面二维数值模拟方法,对核电厂液态流出物在受纳水体中的输移扩散问题进行计算分析。计算潮位、流速及流向与实测水文测验资料吻合良好,可真实反映工程区域的水动力特性;在流场验证良好的基础上,分析余流变化对核素稀释过程的影响机制。结果表明,随着余流的增大,浓度场的影响范围逐步向余流方向偏移,对工程区浓度分布的影响显著,应在环境影响评价过程中予以关注。本文以工程实例为背景,基于深度平均的平面二维数值模拟方法,对核电厂液态流出物在受纳水体中的输移扩散问题进行计算分析。计算潮位、流速及流向与实测水文测验资料吻合良好,可真实反映工程区域的水动力特性;在流场验证良好的基础上,分析余流变化对核素稀释过程的影响机制。结果表明,随着余流的增大,浓度场的影响范围逐步向余流方向偏移,对工程区浓度分布的影响显著,应在环境影响评价过程中予以关注。     

多堆事故近场区辐射剂量评价方法初步研究

多堆事故源项具有多点同时释放、直接照射更强、各厂房屏蔽效应及反射效应交织、放射性物质浓度计算更加复杂的特点。现有的辐射剂量评价方法及系统难以满足多堆事故近场区应急评估需求。研究表明近场区小尺度风场和大气扩散对应急人员受到的烟羽照射剂量影响较大,大气扩散模型不能忽略附近复杂地形、建筑物等因素影响。对我国主要核电基地反应堆分布情况及场址特点进行了分析研究,选取CFD作为多堆场址近场区流场计算模拟手段。"保守法"用于多堆剂量场叠加计算快捷,易于操作;"现实法"计算量相对较大,但精度更高。应根据应急需要,选取合理的剂量叠加计算方法。     

喷射泵内部流动模拟与其扩散角优化

扩散管的扩散角是喷射泵的重要结构参数之一.采用SIMPLE算法和Realizable k-ε湍流模型,应用FLUENT软件计算了不同扩散角下某型喷射泵的性能,对轴线速度、沿程压力及扩散管进出口的动能与动量修正系数进行了计算与分析.结果表明:扩散角的变化对扩散管上游部分的流场几乎不产生影响,只对下游产生影响:扩散角对喷射...     

使用蒙特卡罗方法模拟核事故气载放射性污染物大气扩散

本文通过运用蒙特卡罗模型对放射性污染物在大气中的扩散过程进行了仿真模拟,对不同边界层条件下的核事故早期烟羽在近地面高度上对环境的影响进行了分析.模拟结果表明,稳定条件下高架源释放形成的污染面积最大.蒙特卡罗模型能够较好的模拟核事故早期烟羽的演化情况.     

中性层结下核电厂烟羽弥散数值模型有效性分析

采用CFD方法建立核电厂烟羽大气弥散模型,计算中性大气层结条件下烟羽分布。该模型采用垂直风速廓线表征的速度和温度梯度方式分类大气稳定度,将烟羽弥散模拟计算结果与经典解析理论计算结果进行对比,分析烟羽弥散CFD计算结果的抬升规律、烟羽空间浓度分布和扩散参数,对模型进行有效性分析。所得结果与经典解析结论基本一致。研究表明,该烟羽大气弥散模型可用于核电厂烟羽大气弥散过程的研究。     

应用计算流体动力学分析烟囱气载流出物取样的混合均匀性

新版ISO标准《核设施的烟道和通风管道中的放射性物质取样》推荐采用单点取样器对核设施烟囱气载流出物进行取样。为了保证取样具有代表性,单点取样器需要布置在速度和浓度均匀分布的位置。应用计算流体动力学(CFD)技术,对某烟囱装置的流场进行了模拟计算,并对烟囱不同高度截面上的混合均匀性进行了对比分析,可供后续现场试验及气载流出物取样系统设计参考。     

放射性物质的大气弥散

通过仿真计算,分析了核事故发生放射性物质泄漏期间,在各种大气稳定度条件下,相对于不同地理环境的烟羽弥散趋势,以及事故泄漏周围区域放射性物质的时间积分浓度分布情况。模拟的结果很好,符合放射性物质在近地面轴线上的浓度分布情况,为核事故应急提供了有利的依据。     

核事故条件下的大气扩散模式及应用

本文介绍一个适用于核事故条件的大气扩散模式(粒子-烟团模式)的建立与调试。模式在模拟大气扩散的粒子随机游走方法中引入类似于扩散烟团的核函数概念，用以反映单个随机游走粒子所代表的污染物质的空间影响范围。模式解决了随机游走粒子与核函数“烟团”耦合后反映扩散物理真实过程的一致性问题，在约200km的范围内模拟结果与理论结果相一致。与代表实际大气典型扩散状况的高斯烟羽模式的结果进行定量比较，表明本模式结果在10km的范围内总体合理，但在近源处有系统偏小。模式瞬时浓度的涨落相对于平均轴线浓度大体控制在20％～30％的范围内。将模式应用于秦山地区的实际地形和气象条件进行实例测试表明，其结果可以反映当地复杂的大气扩散过程和特性。     

小型动力堆海上核事故后放射性核素在大气和海洋中扩散研究

为准确评估小型动力堆海上严重核事故后释放的气载核素造成的海洋放射性污染水平,以小型动力堆断电诱发的严重核事故为例,建立核素在大气和海洋中扩散的计算模型,计算事故后大气和海洋中¹³⁷Cs的放射性污染水平,并分析了气载核素释放高度、大气稳定度对沉降核素海洋扩散的影响。结果表明,在一定的释放高度下,源下风轴线上表层海水中核素的时间积分浓度随下风向距离的增大呈先升高后下降的变化规律;在离源一定距离内,释放位置越高,表层海水中核素的时间积分浓度越小;在离源一定距离外,大气越不稳定,表层海水中核素的时间积分浓度越小。     

烟羽照相法在大气扩散实验研究中的应用

一、引言烟羽平面照相法因其原理简单、操作方便和价廉等优点,因而在国内外的大气扩散实验中被广泛地用来确定大气垂直扩散参数σ_z。由于受到地形条件和释放高度的限制,以及国内航空摄影尚有困难,故此法很少用于确定水平扩散参数σ_y。在1984年2月间的古交大气扩散实验中,我们利用102m气象铁塔,在塔顶释放大型或小型烟幕弹,仰视拍摄一组烟羽照片,获得姻羽的时间平均扩散σ_y和瞬时扩散σ_(y1)。     

田湾核电厂复杂地形对流动和扩散影响的风洞实验研究(英文)

通过风洞模拟实验研究复杂地形山体对流动和扩散的影响。实验以厂址为中心,应用 X 型热线探头探测了不同风向下的平均流和湍流结构。对山体尾流中最大平均速度扰动和湍流强度扰动的衰减规律以及山体尾流结构进行了分析。用示踪扩散实验法研究复杂地形污染物浓度分布和扩散特征。根据实验结果建立了估算复杂地形扩散参数的经验方法,并经其它厂址数据所验证。给出了一个估算复杂地形大气扩散的计算模式,该模式预测结果与现场实验数据相吻合。