大气扩散模型atstep在核应急决策支持系统中的应用研究

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1、Vol.23.No.4第23卷第4期核动力工程Aug.20022002年8月NuclearPowerEngineering文章编号：0258－0926(2002)04－0102－06大气扩散模型ATSTEP在核应急决策支持系统中的应用研究郝燕波，余琦，曲静原（清华大学核能技术设计研究院，北京，100084）摘要：以广东大亚湾核电站为参考厂址，研究了欧洲核应急决策支持系统RODOS3.0中的大气扩散模型ATSTEP的适用性。研究结果表明，ATSTEP是一个计算速度快、适用于事故后果快速评价的模型。另外，对模型中存在的若干缺陷和

2、不足进行了修改和说明。关键词：大气扩散模型；核应急；决策支持系统；分段高斯烟羽模型；热抬升中图分类号：TL71文献标识码：A1引言2RODOS系统和ATSTEP模型简介尽管在设计和运行管理等方面采取了严格2.1RODOS系统的纵深防御的原则和措施，但核电站发生事故的RODOS是一个高度模块化的系统(图1)，主可能性还是不能完全排除。在发生不可控的严重要包括4个子系统，即①操作子系统(OSY)，完成放射性释放事故的情况下，需要保护核电站周围所有程序控制和调用、数据管理、数据输入和计公众的健康与安全而采取相应的应急防护措施，算结

3、果输出等功能；②分析子系统(ASY)，在不考例如，隐蔽、服用稳定碘片、撤离。为了帮助政虑任何防护行动和措施的情况下，给出当前和未府主管部门在发生核事故的情况下及时做出科学来环境中的放射性浓度分布,计算预期剂量/剂量合理的应急决策，世界上许多国家已经或正在研率和健康效应；③对策子系统(CSY),对各种应急究开发核应急决策支持系统，例如，日本的防护措施的利益与代价进行定量评价；④评估子[1][2]SPEEDI和WSPEEDI系统，德国的IMIS系统和系统(ESY)，在CSY模块分析结果的基础上，[3]美国的ARAC系统等。原苏联

4、的切尔诺贝利核事故之后，为了保证欧洲各国在未来的核事故中采取一致和有效的应急防护行动，欧共体投入了大量的人力和物力，研究开发欧洲实时在线的核应急决策支持系统(RODOS)。为了保障我国核能事业的健康发展，我国核应急主管部门于1997年从欧共体引进了RODOSPRTY3.0系统。本文以大亚湾核电站为参考厂址，研究RODOS3.0中的大气扩散模型ATSTEP在核应图1RODOS系统结构示意图急后果评价中的可适用性。收稿日期：2001－04－28；修回日期：2001－06－22郝燕波等：大气扩散模型ATSTEP在核应急决策支持系统

5、中的应用研究1032根据有关决策规则，对可供选择的应急防护措施dx3F2+bTx=2t(1)的利与弊进行综合评价，并对这些防护措施进行dtbex优先度排序。式中，t是时间变量，s；βe=0.4～0.6；βT代表2.2ATSTEP模型大气稳定度；F是浮力参数，由放出的热量决定。1抬升结果用最终抬升高度z=x3和相应的水RODOSPRTY3.0系统中集成的大气弥散程序平漂移距离x=ut(u是不同高度处的平均风速)主要用于事故早期近距离范围(~50km)内的后果来表示。评价，包括分段高斯烟羽模型ATSTEP和拉格朗日在一般的气象条

6、件下，ATSTEP程序在计算烟烟团模型RIMPUFF。羽热力抬升时，分“三步走”，即烟羽的抬升在相ATSTEP采用长烟团模型。烟团释放的时间步继的3个时间段中完成(图4)。在第1时段中，长T和浓度积分的时间步长相等(30分钟)，假定烟羽的高度为释放高度，不考虑烟羽的热力抬升；风速u和风向θ及放射性物质的释放率在一个时在第2时段中，烟羽的头部抬升到热力抬升后高间步长内是常数。在一个时间步长T开始时，如的度，而尾部保持释放高度不变；在第3时段中，果有放射性释放，则假定从释放点释放一个长度烟羽头部的高度不变，尾部因热力而抬升；此后

7、为uT且轴线方向为顺风方向的烟团(图2)。计算烟团高度将不再变化。如果其他气象条件导致烟网格范围为40×40km(或80×80km)。团轴的起点所经过的路径比抬升计算得到的水平漂移距离还短，则第二个时段的抬升过程将分为几个时段，直至抬升到最终抬升高度。图4烟羽抬升计算示意图2.3浓度计算方法图2ATSTEP模型的烟团传输与扩散在ATSTEP模型中，烟羽在水平横方向(y)、垂直方向(z)上的扩散分别由高斯分布描述，相应ATSTEP使用的是随高度变化的二维风场(图的扩散参数分别为sy和sz，它们都是下风向距3)，烟羽在输运过程中

8、的位置用烟羽在轴线上的离x的函数，烟羽在下风向上的扩散由sx描述。起点和终点的坐标确定。qys=pxs=pxqzs=syy，zz，xq(或等于sy)sy和sz的系数py,qy和pz,qz的取值由示踪实验确定，在离释放点约10km的距离(轨迹长度)内有效。在10km之外，ATSTEP使用了如