核事故气载放射性核素扩散系数的自适应模型研究

发布时间：2020-06-22 23:44

【摘要】：随着核能利用的不断增加，对核事故评价的要求越来越高。在核事故发生时应当准确估计核事故释放核素的大气扩散过程，得到气载放射性核素在地表的浓度分布，能为缓解事故危害提供科学依据。在核事故后果实时评价系统中，拉格朗日烟团模型作为大气扩散模型得到了广泛的应用。为研究事故后果评价系统课题组开发了拉格朗日烟团扩散模型SJTUPUFF。本文针对自主开发的SJTUPUFF进行了修正以及验证工作。主要内容包括： （1）对大气扩散模型的影响因素进行了理论研究，针对网格敏感性、烟团释放速率、抬升高度和扩散系数的影响规律，进行了详细分析。采用数值模拟的手段分析了模型的主要参数对于事故扩散后果的影响。结果表明，网格划分的精度对于模型的计算精度未起到明显的影响；为使模型在计算时间与精度上达到平衡，对烟团释放速率进行了敏感性分析，得到了合理的选值范围；抬升高度和扩散系数的选取对模型有显著的影响。 （2）针对影响烟团模型的重要参数之一扩散系数，本文提出一种动态修正拉格朗日烟团模型的扩散系数的自适应方法，以提高放射性核素浓度分布计算的准确性。该方法利用观测的核素浓度数据、气象数据和源项释放数据，以最小二乘法实时的对扩散系数进行估计。使用大气扩散模型验证工具MVK中的Kincaid实验数据，将动态扩散系数自适应方法与传统的以Pasquill-Gifford曲线为基础的方法相比较，结果表明，扩散系数自适应方法能提高拉格朗日烟团模型计算结果的准确性。 （3）将SJTUPUFF与美国环境保护局推荐的空气质量扩散模型CALPUFF和欧洲核事故后果评价系统RODOS中大气扩散模型RIMPUFF进行了对比。在SJTUPUFF与CALPUFF的对比中，采用的是美国伊利诺斯州Kincaid电厂的扩散实验数据，两者的计算结果与实验观测值都在同一个数量级，在SJTUPUFF与RIMPUFF的对比计算中，采用的是国内某核电厂的算例，虽然两者在计算结果上有一定的偏差，但是两者相差都在一个数量级以内，是在可以接受的范围内的。 本文针对拉格朗日烟团模型提出了一种扩散系数自适应的方法，建立了动态的扩散系数自适应修正的拉格朗日烟团模型。通过Kincaid实验数据验证。结果表明，使用扩散系数自适应方法修正的烟团模型优于使用传统P-G曲线扩散参数的烟团模型。基于新方法建立的动态扩散系数自适应修正烟团模型，可以提高大气扩散模型计算结果的准确性。通过将SJTUPUFF与成熟的大气扩散模型进行比较后，得到了SJTUPUFF能够较为准确的预测核素随大气扩散的地表浓度分布的结论。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TL364.4;TL84

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