气体扩散初稿

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1、放射性气体扩散的预测摘要摘要中要把文章中模型的方法、思想、技巧、结论体现出来。日本福岛核电遭遇日本近海发生9.0级地震并引发了大海啸的破坏，发生了核泄漏，核事故发生后，气载放射性污染物经大气扩散，在短期内对环境产生大范围的影响，日本核污染扩散问题引起了国际社会的广泛关注。进行核事故应急响应决策时，气载放射性污染物大气扩散过程的模拟非常重要。本文结合高斯烟羽模型、线性拟合，以及微分方程模型，运用MATLAB软件，分析泄漏源强度、风速、大气稳定度参数等因素对放射性气体扩散的影响，预测了放射性气体浓度在不同时间，不同地区的浓度变化，并且本文模型中数据可以根据不同的实

2、际情况而加以改变，因而是本文的应用范围大大增加，可以适用于具有较强的应用型。对于问题一，讨论在无风的情况下，放射性气体以m/s的匀速在大气中向四周扩散。本问中由于不考虑风力的影响，且扩散出来的气体匀速向四周散开，这样经过任意时刻t，扩散的气体围成一个半径为st的球，且距球心位置不同的地方浓度值不同。采用列数列的表现方法，设定相同时间段t，把条件进行整理，并经过简单计算得出每段时间所预测得到的扩散距离r和浓度C。利用MATLAB软件对数据进行线性拟合，采用微分方程模型得到核电站周边放射性气体在不同地区，不同时间段的浓度变化，得出随着离泄漏源距离的延伸，最后放射性

3、物质的浓度越来越小，趋近于零，即当L趋向无穷时，C(x,y,z,t)趋向于零；当时间趋向于无穷时，C(x,y,z,t)也趋于无穷。对于问题二，要探究风速对放射性物质浓度分布的影响。风速的处理是问题的中心，采用大气污染的经典高斯扩散模型,实现了高斯烟团气体扩散模型的动态预测,分析计算了气体扩散过程中的各关键参数。对于问题三，本文在问题二的基础上，结合考虑风速和放射性物质扩散速度在空间中的矢量运算，将在上风和在下风不同情况下与传播速度之间的比较的分析，利用高斯烟羽模型对核电站周边地区的浓度进行预测，然后，利用MATLAB软件，将相关数据代入程序，我们得到核电站周边

4、地区的浓度分布的等高曲线。对于问题四，本文参阅整理大量气象、地理、新闻资料，选择我国东海岸典型地域---山东半岛作为研究对象，综合考虑对应海域平均风速及风向、地理距离、海水对放射性物质扩散的部分反射系数等因素，11集合核电站周边的浓度等高线，可以直观地看出日本福岛核电站对我国东海岸以及美国斯海岸的影响。关键词：放射性气体扩散浓度变化高斯修正模型预测一、问题重述日本福岛核电遭遇日本近海发生9.0级地震并引发了大海啸的破坏，发生了核泄漏，释放出大量具有放射性的物质，日本核污染扩散问题引起了国际社会的广泛关注。因此，正确的测出大气中放射性物质的浓度在环境监测以及安全

5、评估中具有重要意义。设核电站发生泄漏，放射性气体匀速以浓度为排出，速度为kg/s，在无风的情况下，匀速在大气中向四周扩散,速度为m/s。问题一，建立一个描述核电站周边不同距离地区、不同时段放射性物质浓度的预测模型。问题二，当风速为m/s时，预测核电站周边放射性物质浓度的变化情况。问题三，当风速为m/s时，分别预测出上风和下风公里处，放射性物质浓度的预测模型。问题四，将建立的模型应用于福岛核电站的泄漏，计算出福岛核电站的泄漏对日本本土、我国东海岸、及美国西海岸的影响。二、问题分析1.1.1.2.对于问题一，讨论在无风的情况下，放射性气体以m/s的匀速在大气中向四

6、周扩散。核电站源源不断泄漏引起气体扩散船舶可以看做在无穷空间有连续点源导致的扩散过程，能够由二阶抛物型偏微分方程描述放射性气体扩散过程中浓度变化规律。本问中由于不考虑风力的影响，且扩散11出来的气体匀速向四周散开，这样经过任意时刻t，扩散的气体围成一个半径为st的球，且距球心位置不同的地方浓度值不同。利用MATLAB软件对数据进行线性拟合，采用微分方程模型得到核电站周边放射性气体在不同地区，不同时间段的浓度变化。问题二，针对在有风速km/s时，选取高斯连续点源扩散模型进行分析，这也是在所有有风速时，放射性物质扩散模型中最常见也最方便的一种泄漏方式。不考虑垂直速

7、度，并且假设空间放射性气体云的浓度服从高斯分布的情况下，运用高斯模型可以较合理的计算出核电站周边地区的放射性气体浓度。对于问题三，本文在问题二的基础上，结合考虑风速和放射性物质扩散速度在空间中的矢量运算，将在上风和在下风不同情况下与传播速度之间的比较的分析，得出必须满足风速大于自然扩散速度，放射性物质才能到达上风口。对于问题四，本文参阅整理大量气象、地理、新闻资料，选择我国东海岸典型地域---山东半岛作为研究对象，综合考虑对应海域平均风速及风向、地理距离、海水对放射性物质扩散的部分反射系数等因素进行预测。在以上分析中，我们可知，通过收集福岛核电站和我国东岸以及

8、美国西岸之间的距离，以及和两地之间的风