密闭空间下放射性核素扩散研究及自主程序开发

为了评估安全壳完整时发生一回路破口事故后,放射性核素在封闭空间中扩散时的个人受照剂量,对放射性核素扩散迁移过程开展模拟计算。采用隔室模型对密闭空间进行物理建模,使用多参数一阶动力学微分方程描述放射性核素在密闭空间内的迁移过程,自主开发了放射性核素扩散计算程序DMRC(Diffusion and Migration of Radi-onuclide Code)。采用DMRC程序计算了TACT(Transport of ACTivity)基准题中的放射性核素活度和假想个人剂量,计算结果与基准解结果符合良好。最后,对某真实核电厂一回路破口事故进行模拟,计算了事故发生后30天内安全壳和外部环境的放射性活度以及假想个人剂量。结果显示:该事故发生后公众接受的最大有效剂量及最大甲状腺当量剂量均小于国家规定限值。结果表明:本文工作可以用于事故工况下的环境安全分析和人员健康评估。

大亚湾潮流场拟谱法计算及放射性核素扩散的粒子随机行走模拟

基于拟谱方法计算得到大亚湾海域的潮流场,根据该潮流场的计算结果和大亚湾地区的风速实测值,利用粒子随机行走模型,对大亚湾核电站液态排出物中的放射性核素的扩散进行模拟,给出了放射性核素随风、潮流和湍流扩散的相对浓度分布和放射性核素的浓度分布中心在大亚湾海域的轨迹。这些结果可为大亚湾核电站液态排出物的合理排放提供参考信息,为排出物中的放射性核素对周边辐射环境安全的可能影响提供参考信息。

大规模核素扩散数据可视化方法研究与应用

在核应急响应期间,利用可视化手段直观展示大规模核素扩散数据的空间分布,有助于应急指挥人员快速有效地进行科学决策与指挥。本文基于科学计算可视化技术,选用改进的八叉树模型对扩散数据建立空间索引,并根据操作干预水平提取数据水平时空切片,完成了大规模核素扩散数据的可视化。以日本福岛核事故为例,对其大规模核素扩散数据进行分层可视化,直观显示了放射性核素在不同高度的空间分布状态,表明本文方法可为核应急快速响应与决策提供技术支持。

放射性核素大气扩散模型研究综述

为提高放射性核素大气扩散的预测准确性,探讨传统模拟模型和人工智能技术在核安全与环境保护方面的应用。研究考察高斯、欧拉、拉格朗日等传统模型在不同情境下的有效性,以及人工智能(特别是神经网络)在快速准确反演核事故源项信息中的角色。结果表明:该研究为核事故应急管理和环境监测提供关键支持,并对提升核安全和环境保护策略具有较为重要的意义。

船用反应堆大破口失水事故封闭环境核素扩散研究

基于严重事故分析程序MELCOR耦合计算流体力学软件CFD-FLUENT研究方法,采用MELCOR对船用反应堆失水事故进行分析,结果作为CFD-FLUENT模拟实验的初始条件,对船用反应堆大破口严重失水事故在堆舱内的放射性核素扩散进行研究。研究结果表明,泄漏时间在45 min时,放射性核素扩散至冷却剂进口、出口位置,而在14 min时放射性核素已经开始向安全壳扩散;在51 min时,放射性核素开始从安全壳破口向安全壳外扩散;在87 min时,放射性核素开始向邻舱扩散。本研究计算结果可为核事故的应急决策提供理论支持和数据支撑。

CALPUFF模型在模拟核电站事故源项大气扩散中的应用

利用CALPUFF高斯烟团大气扩散模型,以放射性核素131I为例对大亚湾核电站一旦发生冷端双端断裂事故源项可能出现的大气扩散进行模拟,模拟放射性核素131I在典型气象条件下的空气时间积分浓度和地面沉积浓度分布,可以为核电站事故的环境影响评价方法提供参考。

福岛核污水排放预测计算研究

通过建立太平洋水动力模型,计算得到福岛核泄漏发生后,相关海域核素的扩散规律、福岛核污水船运排放预测及距离海岸1 km隧道核污水排放预测情况。通过计算结果与实际测量值进行对比发现,模拟结果与实测值吻合良好,证明了计算结果的准确性。计算结果表明:核污水一方面随着海流迁移,另一方面扩散,放射性核素浓度较高区域沿海岸线向北迁移,随后向东北方向螺旋前进。核污水船运排放后核素随海流迁移较慢,基本呈现以排污点为中心的轴向扩散,核污水中放射性核素受海流、潮流和扩散的影响,逐渐呈现带状分布,且向东北方向迁移,并于第15日左右到达日本沿海地区。无论是沿海,还是1 km排放,放射性核素会很快扩散到沿岸。随着扩散的进行,核污水中放射性核素受海流、潮流和扩散的影响,逐渐呈现带状分布,且向东北方向迁移。

四种拉格朗日粒子浓度计算方法的评估——箱式计数法、高斯核、均匀核和抛物线核

通过对福岛第一核电站事故释放的放射性核素^(137)Cs开展局部尺度的扩散模拟,研究了拉格朗日粒子扩散模型的4种浓度计算方法(箱式计数法、高斯核、均匀核和抛物线核)的有效性.应用气象诊断模型CALMET生成诊断风场,以驱动拉格朗日粒子扩散模型LAPMOD,并将所计算的放射性核素^(137)Cs的浓度结果与双葉町和楢叶町监测站的测量值进行对比.结果显示,4种方法成功再现了2个监测站大部分的测量峰值(双葉町平均FAC10:0.57;楢叶町平均FAC10:0.55).箱式计数法、均匀核以及抛物线核结果更接近观测峰值且基本满足统计接受指标,但高斯核结果存在明显低估.浓度分布结果显示,箱式计数法、均匀核以及抛物线核在数值上趋势一致.此外,均匀核以及抛物线核烟羽扩散范围较广,而高斯核的浓度结果在下风向数值衰减迅速.

内陆核电厂污染物浓度扩散研究

基于内陆核电厂选址条件与对水环境的相关法律法规、行业标准和资料的研究,运用CFD(Fluent)软件,选用k-ε湍流模型与组份输运模型模拟某核电厂放射性液态流出物在P河扩散情况,并依据解析法预测模型计算P河下游1km浓度,两者进行对比分析。结果表明,数值模拟导出的结果在P河下游1 km处浓度均值约78.5 Bq/L,而依据解析法预测模型计算结果为P河下游1 km距岸边40 m处3H浓度为86.28 Bq/L;排放口下游1 km处完全满足法规及相关行业标准中的3H浓度小于100 Bq/L的规定,核电厂的放射性液态流出物经过1 km的不断稀释向下游扩散后的浓度对公众的影响较小,其浓度影响不是内陆核电厂选址的主要因素。研究结果对内陆核电厂的选址和工程设计工作提供技术参考。

核泄漏大气扩散与环境风险模拟:以山东半岛为例

以山东半岛为研究区域,利用CALPUFF模型定量模拟了2018年1月1日—12月31日虚拟核电站在不同沿海网格内的放射性核素泄漏扩散情况.在此基础上,采用综合考虑人群影响与污染物浓度情况下的网格环境风险值的计算方法,表征核泄漏事故过程中潜在的核素环境风险影响,从而得到研究区域内的最优和最不利的厂址布点.此外,结合最优和最不利的厂址所在区域的风场资料,分析了不同季节的I-131的大气扩散情况.结果表明,位于威海市的44号网格总环境风险值为1.73×10^(10),总环境风险最低,为本研究中核电站的最优布局点.而位于青岛市的35号网格总环境风险值为9.98×10^(11),总环境风险值最高,不适合作为核电站布局点.I-131的大气扩散主要受所在区域主导风向的影响,最优和最不利的情景中I-131的月均浓度最大值均出现在夏季.对于核电厂的选址,应综合考虑风向、地形和人口因素,人口少、处于主导风向下风向的沿海地区更适合作为核电厂厂址.研究结果可为定量评估核电站布局选址的潜在核泄漏环境风险提供方法学参考,并为核电站现有的布局和选址方法提供新思路和技术支持.

地球物理勘查技术在广东核电站废料处置场选址中的应用

论述了在核电站废料处置场选址中地球物理勘查的重要性和作用,并着重阐明对此类重点工程选址中的物探工作方法技术及应用效果。

海洋核动力平台装卸料过程辐射后果评价研究

为提高海洋核动力平台核安全管控水平,本文针对海洋核动力平台装卸料过程,采用ORIGEN-Ⅱ程序对堆芯方案一和堆芯方案二进行核素的中子辐照以及衰变计算,从而确定堆芯累积的放射性核素活度、质量和光子能谱等。然后,采用MCNP和MELCOR程序对海洋核动力平台乏燃料吊装过程卡滞事故、乏燃料吊装跌落事故、乏燃料冷却异常事故、放射性废物泄漏事故等典型事故进行分析计算,获取事故下的精细三维辐射场分布。该研究可为海洋核动力平台核安全分析和核应急决策支持系统提供重要技术支持参数。

海域放射性后果评价方法研究

本文通过对国内外海流数值预报、放射性物质在海域的输运数值模拟和剂量评估等方法的分析研究,建立了用于核电厂海域放射性后果预测与评价的数值模拟方法,确立了核电厂海域放射性后果预测与评价系统的总体研发方案,为该系统的顺利研发奠定了技术基础。该系统的建立可实现对我国不同核电厂址核事故状态下液态放射性物质在近岸海域的辐射后果的精细模拟,同时也能快速模拟核电厂址海域辐射后果,以满足核事故应急响应工作对时效性和准确性的需求,进而可有效提升我国核事故的应急响应能力。

基于改进BP神经网络和遗传算法的多风扇风洞风速廓面快速形成方法

核事故发生时当地气象条件对气载放射性核素在大气中的扩散起着重要影响作用。本文采用10(行)×8(列)多风扇风洞来模拟核事故风场。基于改进BP神经网络算法对多风扇风洞风速廓面进行快速、精确的预测,结合遗传算法获得目标风速廓面所需的风扇阵列转速分布。结果表明,本文方法大幅提高了多风扇风洞对大气扩散模拟的实验效率,提供了变风速大气扩散模拟的条件。

核电厂海域放射性后果评价系统

基于中国海域海流预报数据和核电厂近岸海域的高分辨率岸线及海底地形资料,建立了核电厂海域放射性后果预测与评价系统。该系统采用成熟的海流预报模型和输运扩散数值模型及直观的剂量评估方法,可对中国不同核电厂址核事故下液态放射性物质的排放进行污染物输运路径模拟,并可以在中国特定核电厂的近岸海域进行精细化3维后果评价,为应急响应行动提供决策技术支持。本文针对宁德核电厂进行了假想核事故案例计算,结果表明一般情况下模拟海域内潮流类型为半日潮流,落潮流向偏东,涨潮流向偏西,海流速度较小,扩散过程缓慢,会在近岸海域积累较高的放射性浓度。