核电厂址事故大气弥散因子计算的实验与理论研究

在目前常用的计算核电厂事故概率大气扩散因子的模式基础上提出了考虑内边界层影响的计算模式，根据某待建滨海核电厂址大气弥散实验的实测参数，分别采用本模式和常用模式估算了厂址边界０５ ｋｍ 处的最终评价用事故概率扩散因子和各途径的剂量及有效剂量．计算结果表明，无论是事故概率扩散因子还是个人有效剂量，本模式给出的值都是常用模式的５９ 倍．因此，在不能忽略内边界层出现频率的滨海厂址。

ARCON96模型计算行为研究及其与高斯模型在大气弥散因子估计中的比较

ARCON96模型是NRC推荐用于核电站主控室可居留性评价的大气弥散因子计算模型。相比于以往的模型,ARCON96模型根据场地实验修正了近距离和静风条件下的扩散参数,使其估计结果更符合实际。本工作研究了ARCON96模型在大气弥散因子估计中的计算行为,并与经典高斯模型进行了比较。随着距离的增加,ARCON96模型估计的大气弥散因子与风速的函数关系逐渐由钟形曲线过渡到近似高斯模型的曲线。同时,随着距离的增加,大气弥散因子最大值所对应的气象条件也逐渐由非静风转变为静风。在各个距离下,ARCON96模型所估算大气弥散因子均小于高斯模型。

核电厂气载流出物大气弥散因子不同计算方法比较研究

当前,基于核电厂气载放射性流出物环境影响的评价模式种类较多,然而这些模式及其开发的程序多用于评价过程,专门针对环境后果影响审评的应用较少。本文从分析核电厂气载放射性流出物大气弥散的相关导则标准以及基于此开发的相应程序入手,针对典型核素,采用C-Airdos,ROULEA-2.0和Fluidyn-PANACHE等程序,以我国自主设计的CAP1400压水堆重大专项示范工程石岛湾核电厂所在地环境数据为基准,开展正常运行工况下大气弥散因子模拟计算,与石岛湾核电厂环境影响评价报告所采用的Y3001程序计算结果进行比较分析,推荐适用于核电厂正常运行工况下气载流出物环境影响的审评模式及程序,为我国核电厂环境影响审评提供有益的技术参考。

核电厂年均大气弥散因子估算中有关参数和修正方法的影响分析

本文通过对涉及排放条件、气象条件、下垫面条件以及污染物性质等方面的有关参数和修正方法进行充分的分析 ,确定有关参数和修正方法对年均大气弥散因子的影响范围和程度。结果表明 ,各个模式参数和修正方法的影响程度和范围各不相同 ,其中混合释放方式和风随高度的变化等因素的影响很显著 ,其他一些因素如复杂地形、扩散参数、稳定度分类方法、热内边界层等的影响基本上在 2～ 3倍之内。而通常人们比较关注的因素 (如扩散参数、气象资料获取率等 )的影响并不显著。从工程项目环境影响分析与评价的角度来看 。

应用气象相关分析方法估算年均大气弥散因子的可靠性分析

以秦山核电工程厂址地区的气象观测数据为基础 ,对应用气象相关性分析方法估算联合频率和年均大气扩散因子的可靠性进行了分析。结果表明 ,在计算联合频率中应用风向和风速概率矩阵比应用频率矩阵更准确、可靠。如果根据厂址年风频或风速组频率分布对概率矩阵进行修正 ,那么就可以用较短时间的气象观测资料构成概率矩阵 ,从而较好地估算联合频率和年均大气扩散因子。另外 ,在复杂地形不同位置的厂址间的大气稳定度类存在一定差异 。

G类稳定度在PAVAN软件计算内陆厂址大气弥散因子应用中的探讨

本文探讨了在获取气象数据三维联合频率时,使用美国核管会导则RG 1.23中提供的大气稳定度划分方法,即包括G类极端稳定度,对PAVAN程序计算静风频率较高、平均风速较小的内陆厂址大气弥散因子的影响。分析表明,与采用HAD 101/02根据温度梯度和风速确定的大气稳定度的方法获取的计算输入相比,该方法处理计算输入,得到的大气弥散因子约减小了1/2。由于RG 1.23大气稳定度划分方法对于稳定类天气的划分更加精细,在利用PAVAN软件计算时,可充分考虑到小风情况下的风摆效应,得到适当保守且较为适用于内陆厂址条件的大气弥散因子。

高低层风向差异对核电厂长期大气弥散因子计算的影响

为比较风场上下不一致时计算大气弥散因子的差异,使用CAirDos模式计算福建某沿海核电厂的长期大气弥散因子,并与CEIRA模式的计算结果进行对比,结果显示两种模式计算出的最大长期弥散因子出现的方位相同,均对应于低层最多风向(东北东,23.2%)的下风向,而次大值出现的方位不同。其中,CAirDos计算的长期大气弥散因子的次大值出现在低层(10 m)次多风向(北东,10.4%)的下风向;而CEIRA模式计算的长期大气弥散因子的次大值出现在高层(80 m)主导风向(北,16.5%)的下风向。CAirDos使用的是单层风速数据,高层风速经风廓线修正得到,风向保持不变,保证了高、低层风向的一致,而CEIRA需要使用高层及低层两层的风速数据,当高层及低层风向不一致时,将影响长期大气弥散因子的计算结果。

典型内陆厂址近场年均大气弥散和沉积因子不同计算方法的比较

采用高斯直线烟流模式XOQDOQ和三维拉格朗日高斯烟团模式CALPUFF,分别计算了我国某一地形复杂、小静风频率较高的典型内陆厂址近场5 km半径范围的年均大气弥散因子和干沉积因子,并对结果进行了对比分析。研究表明:两种模式得到的近场年均大气弥散因子和干沉积因子分布、以及最大值出现位置有一定的差异。就扇区平均值而言,2 km半径以内XOQDOQ计算的方位最大弥散因子和干沉积因子分别是CALPUFF计算值的5倍和3倍左右;2 km以外两种模式计算结果差别减小,CALPUFF计算的方位最大干沉积因子大于XOQDOQ计算值。因而,对于地形复杂和小静风频发的厂址,在评价核电厂正常运行工况下气载流出物的辐射影响时,应结合厂址具体的环境和人口分布特征,在需要精细评价的情况下,宜选用其它适宜的大气扩散模式。

低风速下蒸发池年均大气弥散不同计算方法的比较

分别采用虚源法和三维拉格朗日高斯烟团模式CALPUFF结合数值积分算法,计算了我国某一低风速频率较高的内陆厂址虚拟蒸发池的年均大气弥散因子,对虚源法在低风速厂址的适宜性进行了探讨。研究表明,虚源法由于不考虑小静风条件下污染物的近区累积和多方位弥散,因而在低风速频率较高的厂址,对10 km以内方位最大弥散因子和各扇区年均弥散因子的计算结果存在不保守的情形。对于复杂下垫面,虚源法预测的年均最大弥散因子出现位置与实际情况有所偏离。建议对于低风速频率较高、下垫面复杂的厂址,在评价蒸发池等类似面源的环境影响时,选择其他适宜的大气扩散模式和方法。

不同气象场对核电厂核素大气扩散的影响

核电厂事故时放射性核素大气扩散特征是核电厂环境影响评价中重点关注问题。目前核电厂环境影响评价中采用单一气象场驱动进行预测分析不足以真实反映放射性核素事故时大气扩散特征。以某核电厂厂址为研究对象,利用核事故短期大气弥散因子计算软件PAVAN(Potential Accident Consequence Assessments at Nuclear Power Plants)模拟不同气象场驱动情景下核电厂事故时放射性核素大气扩散特征,以确定气象场驱动差异对事故时放射性核素大气扩散的影响。结果表明:多年气象场驱动条件下非居住区边界和规划限制区边界的短期大气弥散因子年均值最大值分别为单一气象场驱动条件的1.05和1.04倍,均出现在S方位。不同情景下非居住区边界大气弥散因子年均值最大值在CASE2和CASE4情景下相同,但出现方位不同,分别出现在S和NE方位;CASE4情景下大气弥散因子年均值变异程度大于CASE2情景;非居住区边界30 d内CASE2、CASE3和CASE4情景下短期大气弥散因子的最大值分布范围依次为(6.01E-5~7.78E-5)、(5.72E-5~7.79E-5)和(6.29E-5~7.79E-5)s/m3。不同情景下规划限制区边界大气弥散因子最大值从大到小依次为CASE2>CASE4>CASE1>CASE3,依次出现在S、NE、S、NE方位;规划限制区边界30 d内CASE2、CASE3和CASE4情景下短期大气弥散因子的最大值分布范围依次为(1.17E-5~1.95E-5)、(1.09E-5~1.98E-5)和(1.24E-5~1.98E-5)s/m3。

微尺度城市冠层模型下的通风与放射性核素扩散特性

采用数值模拟方法研究了城市冠层形态对放射性核素迁移扩散特性的影响,并引入速度比(VR)、空气龄(τ_(p))、滞留时间(τ_(c))和大气弥散因子(ADF)4个指标评价城市冠层行人高度处放射性核素的流动和扩散状况。数值结果表明,城市冠层形态的改变对主街道上的空气龄影响较小,但对街道峡谷内的空气龄影响较大;在较高建筑迎风侧下洗风的现象较强,通风状况较好,而在其背风侧存在气流停滞现象,通风状况较差。放射性核素的迁移扩散主要受城市冠层形态的影响,通风良好的街道峡谷不一定有较小的滞留时间,而通风较差的街道峡谷也不一定有较大的滞留时间。受建筑群的机械扰流影响,大气弥散因子明显降低,当城市冠层为凸型和递增型时,放射性核素在下游距离450~900 m区域内扩散效果最好。

ARCON96在核电站主控室可居留性评价中的应用及其与组合尾流模式的对比

ARCON96是目前NRC推荐用于核电站设计基准情况下主控室可居留性评价的大气弥散因子的计算程序。基于国内某核电站厂址实测气象数据,用ARCON96程序对大气弥散因子进行了计算和分析,并将ARCON96计算结果与国内目前采用的组合尾流模式进行了对比。结果表明,ARCON96程序对于主控室可居留性评价中的大气弥散因子计算具有很好的适用性,其计算结果比组合尾流模式略为保守。

CAP1400示范电厂气载放射性流出物模拟计算

CAP1400为我国自行研发的装机容量为140万k W的先进非能动三代核电机组。本文以高斯烟羽模型为基础,介绍了我国自行设计的CAP1400核电站正常运行工况下气载排出物的弥散模式。针对实际情况,计算中对模型进行了相关修正,如有效源高、干湿沉积、放射性衰减等,结合示范电厂石岛湾厂址的气象数据,采用C-AIRDOS程序对气载放射性核素的大气弥散因子、年均浓度分布和部分核素的地面沉积浓度进行了模拟计算。为了解CAP1400示范核电厂运行后对周边地区的辐射环境影响提供了参考信息。

ARCON96程序理论模型分析

大气弥散因子是评价核电厂控制室可居留性的重要参数,美国核管理委员会采用ARCON96程序评估该参数。对ARCON96程序的基本原理及主要理论模型进行分析,并以安全壳表面释放情况为例,对程序中的面源释放扩散模型开展敏感性分析。为ARCON96程序的科学使用提供建议,保障计算的合理性。

核电站事故情况下气载放射性致厂址周围公众集体剂量当量的估算方法

对核电站潜在的放射性物质外泄事故可能导致后果的严重程度给出一个合理保守的评价方法是十分必要的。本文给出一个厂址周围８０ｋｍ范围内集体剂量当量的估算方法，该方法借鉴Ｕ．Ｓ．ＮＲＣ．ＲＧ．１．１４５事故后果的概率处理方法，将大气弥散情况与人口分布相结合，计算给出的集体剂量当量的超越概率不大于５％。