放射性物质在大气中输运的方法分析及算例计算.pdfVIP

高技术通讯 　2002 . 10 放射性物质在大气中输运的方法分析及算例计算 ① 李凯波 　刘成安 　田东风 (北京应用物理与计算数学研究所 　北京 100088) 摘 　要 　对放射性物质在大气中的输运与扩散的过程进行了研究 ,并介绍了开发的 RA TRAN S 程序包 。对其中的地形地貌 、三维风场 、拟合风场 、粒子在大气中的扩散 、数据后 处理等模块进行深入的研究 ,模拟了其物理过程 。模拟某地区发生放射性物质泄漏 ,其后 三天周围 1000 公里范围内放射性污染源在大气中的输运过程 ,及计算周围放射性核素监 测台站对其测量结果的评估 。 关键词 　放射性核素 , RA TRAN S 程序包 , 三维对流扩散 , 大气 网格分辨率 。第二个三维风场模块是把观测到的网 0 　引言 格化的风场数据内插和外插到三维模型网格 。第三 个拟合风场模块调整内插和外插风场使之气团连续 放射性核素监测是禁核试核查技术中的一种重 并考虑了地形的影响 。第四个粒子在大气中的扩散 要手段 。在未来禁产核查中也同样要应用类似技 模块 ,采用随机位移方法模拟三维大气释放输运和 术 。而该方法的有效性将紧密依赖于放射性核素在 扩散过程 。最后的模块是数据后处理模块 ,生成基 大气中的传输与扩散的计算 。 于扩散模块产生的浓度文件的等强度值图、粒子浓 核素在大气中的输运过程十分复杂 ,它和源的 度分布动画图。 性质 、输运区域的地形 、地貌特征 , 以及不同高度不 1 . 1 　地形地貌模块 断变化的大气风场 ,不同地区的气候湿度 ,降水等因 地形地貌模块代码通过从一个有 500 米分辨率 素有关 。为真实地模拟该输运过程 ,必须实时、实地 的全球范围的地形数据库中,选出所研究地区的平 考虑上述因素 ,并进行三维数值模拟 。 均地形高度建立模型网格底部 。地形地貌模块定义 RA TRAN S 程序包具备了上述功能 ,可以用于 了模型域和每一个网格单元的水平和垂直网格分辨 (Δ Δ Δ ) 以 C TB T 、CU TOFF 核查 、监测为 目的的应用研究 。 率 X , Y , Z 。另外 ,地形地貌模块检查在域中 本程序还可应用于生物 、化学或其他污染物的大气 的每一个单元和周围的单元格 。如果一个单元被发 Δ 输运问题 ,并可对核 、生化作战效果进行预测 、评估 , 现比周围八个单元格小至少一个 Z ,该单元的高度 应用前景十分广阔。 由周围这几个单元的平均值代替 。如果仍然不正 确 ,这些单个单元的较小数值之后允许粒子在大气 1 　RA TRAN S 程序包模型描述 中的扩散模块中粒子扩散进该单元 ,并仍然保持数 值较小 。由地形地貌模块定义的体积被拟合风场模 这套模型是一个具有较高分辨率的标准操作代 块和粒子在大气中的扩散模块沿用 ,并分别用来产 码版本 ,当放射性物质和其他有害物质释放到大气 生风场和羽状物扩散计算 。