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《核电站核事故核素污染评估模式_董希琳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第8卷第2期火灾科学Vol.8,No.21999年4月FIRESAFETYSCIENCEApr.1999X核电站核事故核素污染评估模式董希琳赵智键(065000,武警部队学院消防工程系)摘要利用修正了的高斯模式探讨核电站核素污染事故中的核素扩散。分析了边界条件、气象条件和核素衰变规律对核素扩散污染的影响,并进一步讨论了核素的污染范围、距源距离及核素沉积量,可作为确定应急安全的理论依据。关键词事故后果评估模型核污染范围沉积量1引言核能仍然是迄今为止最安全、最廉价、效率最高的能源,在世界范围内得到迅速发展
2、。然而核安全事故也随之增多。1986年4月26日,切尔诺贝利核电站4号机组起火爆炸,放射性产物排入大气中,造成迄今最严重的核电核安全事故。据估计,中、北欧有超过三百万人受核辐射,211万人因此而死亡;在乌克兰,过去的十年,儿童患癌症的比率迅速增长;乌克兰经济损失总额达[1]一千三百亿美元。还有许多人患了放射性疾病。核电站一旦发生核安全事故,核素污染引起的损失巨大。因此,建立核素污染模式,确定其污染范围,以便在核事安全故发生后能够正确的应急。2建立核素污染评估模式211核素的大气弥散模式反应堆失控导致夹
3、杂着大量放射性核素的水蒸气从排放口喷出,在热力和动力作用下上升,并与大气混合传输,形成放射性核素(尤其是碘131)的大气弥散。由于气溶胶和碘粒子直径不同、风速不同,沉积点距释放源的距离就不同。本文讨论几种简单的情况对距源距离和污染范围的影响。当放射性物质进入大气后,浓度分布不均,形成浓度梯度。一方面,污染物除随气流作整体的漂移、湍流混合卷入周围的干净空气或将污染物带到周围的空气中,使放射性物质X收稿日期:9820921844火灾科学FIRESAFETYSCIENCE第8卷第2期逐渐地分散、稀释;另一方
4、面,放射性粒子逐渐分离、沉积、降落在地表面。本文假设污染物浓度符合正态分布,建立高斯浓度分布模型。212气流中污染物的浓度在理想情形下,无限空间中放射性污染物排放为一个点源,并取作坐标原点。设点源强度为Q(Bq),污染气流为圆锥形。平均风向与x轴一致,且在每一个与x轴垂直的截面上污染物的浓度是均匀的。忽略扩散过程中的涨落,根据连续条件,通过任意截面的污染2物一定(Q)。设截面半径为r米,是x的函数,平均风速为qu。则通过截面空气量为quPr3Q32(mös),截面上任意一点的污染物浓度c=2(Bqöm
5、)。扩展的截面quPr愈大,污染物quPr浓度则越小。根据污染物浓度和源强,可确定r,从而估算受污染的范围和距释放源的距离。21211高空气流中污染物的浓度分布高空气流中污染物的浓度服从正态分布或高斯分布,即221yzc(x,y,z)=cAexp-2+2(1)2RyRz22式(1)中,c(x,y,z)是空间某点的平均浓度,Ry和Rz分别表示在y和z方向浓度分布的标准方差,是扩散参数。污染物在x方向的浓度为cA=c(x,0,0)。在任一个与x轴垂直的污染气流截面上取一微元dydz,则通过该微元的污染物质
6、量流量为cqudydz。根据连续性条件,通过整个截面的污染物流量应等于释放源强度Q,即∞∞221yz∫∫c(x,y,z)uqdydz=∫∫cAexp-2+2qudydz=Q2RyRz+∞+∞其中,qu是平均风速(常数),cA=c(x)与y,z无关。积分上式,得QcA=(2)2PRyRz将式(2)带入(1)式,得到无界空间连续点源的高斯分布浓度为22Q1yzc(x,y,z)=exp-2+2(3)2PquRyRz2RyRzQ32与c=2(Bqöm)比较可知,Ry、Rz与r,quPr与quPRyRz的意义相
7、同。Ry和Rz随距离增大,uPr(Ci→Bq)是离源距离x的函数。对瞬时释放的点源,坐标原点取随风飘移的“烟团”中心,其浓度公式为222Q1xyzc=3ö2exp-2+2+2(4)2PRxRyRz2RxRyRz若以瞬时点源发生的起点为原点,x轴取平均风向,则222Q1(x-qut)yzc=3ö2exp-2+2+2(5)2PRxRyRz2RxRyRzt是瞬时释放点源排放以后经过的时间。21212地面附近气流中污染物的浓度分布若将原点取污染源在地面的铅直投影点上,式(3)中的z在新坐标系中应是(z-H),
8、故点的浓度为Vol.8No.2核电站核事故核素污染评估模式4522Q1y(z-H)c=exp-2+2(6)2PquRzRy2RyRz上式中H是被污染气流轴线的高度,等于排放口高度HS与浮力升抬高度$H之和。在式(6)中,令z=0得到地面污染物浓度22Q1yHc=exp-2+2(7)2PquRzRy2RyRz再令y=0,得到x轴上的污染物浓度,2Q1Hc=exp-2(8)2PquRzRy2Rz在y方向进行积分式(7),得到垂直于风向的地面污染物浓度cH为2
