核扩散模型详解.docxVIP

现在比较常见和应用广泛的放射性气体扩散模型主要有Gaussian、BM、Sutton和FEM3等，其中Gaussian模型适用于比较稳定的流动条件，能反映出在放射性气体危险浓度危害区内，放射性气体浓度随扩散半径递降，并能反映出在某一危害点的放射性浓度随扩散时间呈单峰型的动态变化，与实际放射性气体扩散的情况接近。依据泄漏源的释放时间长短，放射性气体扩散可以分为连续性和瞬时性泄露两种，分别对应着Gaussian烟团模型和Gaussian羽化模型。 瞬时性泄露是指泄放时间相对于扩散时间比较短的泄露，比如由于爆炸引起的核泄漏，通常采用Gaussian烟团模型来进行数学描述；连续性泄露是指泄漏源是连续源或泄露时间大于或等于扩散时间，比如管道破裂引起的核泄漏，通常用高斯烟羽模型进行数学描述。 Gaussian烟团模型和 Gaussian 烟羽模型的区别主要在于不同流场分段条件下的差别在均匀稳定流场中，这两种模型的模拟结果相近; 而在非均匀稳定的流场中，分段烟羽模型的模拟结果呈现明显的不连续性，而瞬时释放的烟团模型比分段烟羽模型更符合实际情况。因此，Gaussian烟团模型能克服Gaussian烟羽模型的局限性，在负载条件下可以较为真实地模拟放射性气体在大气传输中的时空分布。 高斯羽化模型的建立： 准备知识 1.影响气体扩散的因素： （1）风向决定泄漏气云扩散的主要方向。风速影响泄漏气云的扩散速度和被空气稀释的速度，风速越大，大气湍流越强，空气的稀释作用就越强，风的输送作用也越强。一般情况下当风速为每秒1米～5米时，有利于泄漏气云的扩散，危险区域较大；若风速再大，则泄漏气体在地面的浓度降低。 （2）大气稳定度是评价空气层垂直对流程度的指标。大气越稳定，泄漏气云越不易向高空消散，而贴近地表扩散；大气越不稳定，空气垂直对流运动越强，泄漏气云消散得越快。 气温或太阳辐射强弱主要是通过影响大气垂直对流运动而对泄漏气体的扩散发生影响。大气湿度大不利于泄漏气云的扩散。 　 （3）地面的地形、地物会改变泄漏气云扩散速度，又会改变扩散方向 了解了各种因素对气体扩散的影响，有利于建立气体泄漏扩散模型，并进一???预测泄漏气体扩散的危险区范围，以制定相应的应急措施。 2.烟羽抬升：烟羽抬升又称烟羽上升。烟气离开烟源后，在动力因子和热力因子的作用下继续向上排入大气的过程。抬升的高度是扩散估算中的重要参数，主要取决于烟源的排放参数及气象条件。烟气所具有的向上的初始动量愈大，动力抬升则愈高；烟气温度高于环境气温的差值愈大（即浮力愈大），热力抬升也愈高 3.模拟地面反射： 4.雨洗作用：放射性气体在扩散过程中被空气中的雨水吸收的现象。 5.放射性衰变：放射性核素自发放射出放α粒子(即氦核)或β粒子(即电子)或γ光子，而转变成另一种核素的现象。放射出α粒子的衰变称“α衰变”；放射出β粒子的衰变称“β衰变”；放射出γ光子的衰变称“γ衰变”。放射性衰变通常还包括同质异能跃迁、自发裂变。 6.大气稳定度：叠加在大气背景场上的扰动能否随时间增强的量度。也指空中某大气团由于与周围空气存在密度、温度和流速等的强度差而产生的浮力使其产生加速度而上升或下降的程度。 7.高斯公式：设空间闭区域是由分片光滑的曲面所围成，函数在上具有一阶连续偏导数，则有高斯公式 8.散度公式:设为空间区域上的向量函数，对上的每一点，定义 称为向量函数向量函数A在处的散度，记为 9.质量守恒定律：任何一种化学反应，其反应前后的质量总是不会变的。物质质量既不会增加也不会减少，只会由一种形式转化为另一种形式。质量守恒定律不仅是自然界普遍存在的基本定律之一，其所代表的时空效应也构成了守恒定律的基础。 10.连续性定律：这是描述流体流速与截面关系的定理。当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管子，由于管中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任意切面的流体质量和从另一切面流出的流体质量应该相等。 11.扩散系数：表示气体（或固体）扩散程度的物理量。扩散系数是指当浓度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的气体量 模型组成 考虑无风情况下，建立一个描述核电站周边不同距离地区、不同时段放射性物质浓度的预测模型； 考虑风速为k m/s时，核电站周边放射性物质浓度的变化情况； 考虑风速为k m/s时，分别给出上风和下风L公里处，放射性物质浓度的预测模型 模型的符号 空间任意一点的放射性物质的扩散系数空间任意一点的放射性物质浓度放射性气体的扩散速度, m/ s泄漏源泄漏的放射性物质总量空间域空间域其体积一规则的球面面积在内通过的流量内放射性物质的增量任意扩散时刻泄漏源距地面的实际高度烟云抬升高度泄漏源