拉格朗日烟团模型的大气扩散系数自适应修正

在核事故后果实时评价系统中,拉格朗日烟团模型作为大气扩散模型得到了广泛应用。大气扩散系数是影响烟团模型的重要参数之一,本文提出一种动态修正拉格朗日烟团模型的大气扩散系数的自适应方法,以提高放射性核素浓度分布计算的准确性。该方法利用观测的核素浓度数据、气象数据和源项释放数据,以最小二乘法实时地对大气扩散系数进行了估计。使用大气扩散模型验证工具MVK中的Kincaid实验数据,将动态大气扩散系数自适应修正方法与传统的以Pasquill-Gifford（P-G）曲线为基础的方法相比较,结果表明,大气扩散系数自适应修正方法能提高拉格朗日烟团模型计算结果的准确性。     

卡尔曼滤波反演核设施核事故中核素释放率的研究

为能在核设施发生核事故时快速连续反演核素释放率,本文结合高斯多烟团大气扩散模型,模拟固定区域的连续监测数据,设计并实现了核设施核事故核素释放率的卡尔曼滤波实时跟踪反演。研究结果表明：与高斯多烟团大气扩散模型结合的卡尔曼滤波器,在约10次滤波后,跟踪到虚设的稳定、线性及非线性变化的释放率真值,反演值标准差随真值的增大而增大;在扩展卡尔曼滤波反演释放高度时,由于截断误差过大,滤波结果不收敛。利用环境监测数据,通过与高斯多烟团大气扩散模型结合的卡尔曼滤波器可用于固定高度和位置、短时连续排放的核事故核素释放率参数反演,是核设施核事故应急可选择的源项反演手段。     

基于遗传-模拟退火算法的源项反演方法研究

核事故发生后,在事故工况信息无法获取的情况下,通过环境监测数据进行源项反演是一种有效的源项估计方法。文章设计并实现了一种遗传-模拟退火源项反演方法,仿真计算结果表明:在监测数据无误差这种理想情况下,利用该方法可以得到准确的源项反演结果。为了更好地应用于实际,进一步研究了监测数据误差对反演结果的影响,以及监测数据存在误差的情况下,监测点布点方式和监测点数量对反演结果的影响。     

核事故实时释放量集合卡尔曼滤波反演算法研究

为探索适用于核事故现场实时释放量的快速反演计算方法,将集合卡尔曼滤波方法和高斯多烟团扩散模型结合,建立了核事故源项释放量集合卡尔曼滤波计算流程,研究讨论了集合成员数、初始值、扰动值对反演结果的影响。模拟仿真实验显示,集合数为50、偏大初始值以及较大扰动值为参数的集合卡尔曼滤波反演较佳,释放积分相对误差在5%以内。研究表明,集合卡尔曼滤波反演核事故源项释放量算法具备有效性和可行性,原则上可实时跟踪反演核事故源项释放量。     

聚变堆失真空事故下氚的大气扩散模拟研究

聚变反应堆发生失真空事故的情况下氚会泄漏到环境中，氚大气扩散模拟是聚变堆事故后果评价的重要内容。基于高斯烟团模型以及Pasquill稳定度分类方法，考虑重力沉降、烟气抬升、风速等因素的影响，建立了适用于事故下瞬态分析的大气扩散模型，在高斯烟团模型中加入修正了像源贡献的地面反射系数，提高了模型对于地面边界处干沉降的计算效果。选取加拿大氚气释放实验和美国萨凡那河工厂氚释放事故验证了所建立模型的准确性，模型的计算结果与HotSpot 3.0和UFOTRI软件的精度相当。选取国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）的失真空事故作为研究对象，分析了氚的分阶段释放、风速以及释放高度对氚扩散分布的影响。结果表明：氚的分阶段释放会导致沿下风向出现两个高放射性区域；释放高度和风速的增加会强化氚在大气中的扩散行为，从而减弱放射性在近场的积聚。     

小型动力堆海上核事故后放射性核素在大气和海洋中扩散研究

为准确评估小型动力堆海上严重核事故后释放的气载核素造成的海洋放射性污染水平，以小型动力堆断电诱发的严重核事故为例，建立核素在大气和海洋中扩散的计算模型，计算事故后大气和海洋中137Cs的放射性污染水平，并分析了气载核素释放高度、大气稳定度对沉降核素海洋扩散的影响。结果表明，在一定的释放高度下，源下风轴线上表层海水中核素的时间积分浓度随下风向距离的增大呈先升高后下降的变化规律；在离源一定距离内，释放位置越高，表层海水中核素的时间积分浓度越小；在离源一定距离外，大气越不稳定，表层海水中核素的时间积分浓度越小。      

JRODOS模拟核事故时核素扩散及剂量时空分布

核事故时核素扩散范围和造成的辐射剂量是核电厂事故应急措施制定的重要参考,利用JRODOS软件模拟了不同气象源和大气扩散模型对核电厂核素浓度和辐射剂量时空分布的影响。结果表明:WRF气象场情景下核素的扩散范围广,FNL气象场情景下核素浓度和有效剂量区域均值较高。不同大气扩散模型中LASAT模型模拟的有效剂量最高。这为核事故后果评价数据来源和大气扩散模型选择提供了依据。     

核事故大气扩散的多风扇风洞设计及实验验证

在核电厂发生严重事故时，需用大气扩散模型对核事故后果进行环境评价，而模型的准确性可通过风洞实验进行验证。为了提高风洞实验验证的准确性，克服被动风洞对边界层模拟的适应性差、调节复杂等缺点，本文将结构抗风中的多风扇技术引入到核事故大气扩散模拟研究中。通过设计10（行）×8（列）多风扇风洞，搭建了带风速反馈的风机阵列主动控制系统，对D类稳定度下边界层风速廓线特性进行了风洞模拟。本文实现了石岛湾核电厂址的风速廓线的快速模拟，且模拟精度较高，验证了多风扇风洞技术对大气边界层模拟的可靠性，为核电厂址大气扩散风洞实验提供了新的实验方法。     

基于风洞实验的丘陵下垫面气溶胶大气扩散特性研究

核电厂正常运行或发生核事故时，会向大气释放一定量的放射性气溶胶，研究气溶胶在复杂下垫面的大气扩散特性对实现气载流出物辐射影响的准确评价具有重要意义。高斯烟羽或烟团模型被广泛用于大气扩散评价中，模型中的扩散参数描述了气溶胶受湍流作用扩散的强弱，需要针对不同的地形如平坦、丘陵下垫面进行校正。本文针对典型下垫面开展了气溶胶大气扩散风洞实验，采用激光粒子图像扩散参数估计方法，针对释放源高度不同的多组工况，统计分析了竖直截面内高分辨率的气溶胶浓度，根据高斯分布估计了下风向烟羽的上下边界及垂直方向扩散参数。结果表明：烟羽经过山体会出现整体抬升现象，这将导致山体后近地表浓度有所下降；烟羽经过山体前后出现浓度中心线两侧浓度分布不均现象，远离山体烟羽轨迹回归类高斯分布；释放源高度小于山体1/2高度的烟羽经过山体后轨迹趋于一致。高斯模型在丘陵下垫面适用度有限。     

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。     

利用福岛第一核电厂事故期间环境监测资料反推事故释放源项

2011年3月11日,日本福岛核事故导致放射性物质向大气环境的大规模释放。本工作利用大气数值预报模式WRFV2.2.1和大气弥散模式CALPUFF,对事故期间放射性物质的大气输运和弥散进行了模拟。应用大气释放源项的逆推算方法,结合单位释放率条件下的大气弥散模拟结果和环境监测数据,对福岛第一核电厂1到3号机组向大气环境释放的放射性核素总量进行了评估,推算的131I和137 Cs气载释放量分别为8.6×1016 Bq和8.6×1015 Bq。     

核事故后果评价研究进展

回顾了国内外在核事故后果评价领域开展的概率风险评价、实时后果评价、事故后的后果评价技术与方法研究的发展历程，对后果评价研究在大气弥散模型的要求与发展、利用环境监测数据估算源项、食物链模型与事故季节性、剂量估算与防护措施、核与辐射突发事件（小尺度）响应、决策支持技术以及放射性物质长距离迁移问题等方面进行了讨论与分析。近年来，随着我国核能事业的迅猛发展，需要加强和发展核事故与突发事件的后果评价和应急响应技术。     

核事故后果评价研究进展

回顾了国内外在核事故后果评价领域开展的概率风险评价、实时后果评价、事故后的后果评价技术与方法研究的发展历程，对后果评价研究在大气弥散模型的要求与发展、利用环境监测数据估算源项、食物链模型与事故季节性、剂量估算与防护措施、核与辐射突发事件（小尺度）响应、决策支持技术以及放射性物质长距离迁移问题等方面进行了讨论与分析。近年来，随着我国核能事业的迅猛发展，需要加强和发展核事故与突发事件的后果评价和应急响应技术。     

Atmospheric-dispersion database system that can immediately provide calculation results for various source term and meteorological conditions

ABSTRACT

We have estimated source term and analyzed processes of atmospheric dispersion against atmospheric discharge of radioactive materials due to the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS) accident by atmospheric-dispersion calculation using the Worldwide version of System for Environmental Emergency Dose Information (WSPEEDI). On the basis of this experience, we developed an atmospheric-dispersion calculation method that can respond to various needs for dispersion prediction in a nuclear emergency and provide useful information for emergency-response planning. By this method, if a release point, such as a nuclear facility, is known, it is possible to immediately obtain the prediction results by applying provided source term (released radionuclides, release rate, and release period) to the database of dispersion-calculation results prepared in advance without specifying source term. With this function, it is easy to compare results by applying many kinds of source term with monitoring data, and to find out the optimum source term. By preparing a database by this calculation with past long-term meteorological data, we can immediately get dispersion-calculation results for various source term and meteorological conditions. This database is useful for pre-accident planning, such as optimization of a monitoring plan and understanding of events to be supposed in considering emergency countermeasures.     

华龙一号旁通释放类事故源项的不确定性分析与应用

核电厂严重事故放射性源项分析是核安全领域关注的焦点问题,而源项分析具有很大的不确定性。本文基于最佳估算加不确定性（BEPU）分析方法,采用严重事故一体化分析程序建立华龙一号严重事故分析模型,首次从整个事故进程角度出发,开发出适用于华龙一号严重事故源项不确定性分析的流程,并采用该方法对安全壳旁通释放类进行源项不确定性分析。本文研究内容丰富了华龙一号严重事故源项分析的工作,也为华龙一号三级概率安全分析（PSA）技术的发展奠定了基础。      

核电厂事故核素扩散有效剂量影响因子模拟研究

介绍了核电厂事故后果评价影响因素模拟分析方法,以某内陆核电厂址为研究对象,应用核电厂事故后果计算程序模拟了不同扩散参数和源项变化情景下核电厂事故短期大气弥散因子和有效剂量对其响应特征。结果表明,水平扩散参数情景下短期大气弥散因子的最大值发生频率相对于垂直扩散参数情景较低,有效剂量最大值发生频率源项情景远高于扩散参数情景,有效剂量对扩散参数的响应程度要比对源项变化的响应程度要高。多种因子对核电厂核素大气扩散特征的综合效应还需进一步研究。     

基于认知模型与故障树的核电厂严重事故下人因失误分析

为分析核电厂应急人员在处理严重事故时可能发生的人因失误，通过建立不同应急人员的认知模型及识别相应的行为影响因子，在认知功能的基础上识别出13种人因失误模式:信息来源不足、信息可靠性不佳、过早结束对参数的获取、重要数据处理不正确、缓解措施负面影响评估失误、选择不适用当前情景的策略、延迟决策、遗漏重要信息/警报、延迟发觉、软操作失误、信息反馈失效、设备安装/连接/操作失误、延迟实施，并基于故障树分析得出人因失误模式的主要根原因:交流失效、时间压力、事故发展的不确定性、信息接收延误、监视失误、人-机界面不佳和环境因素。分析结果可用于预测严重事故缓解进程中可能出现的人因失误，为核电厂实施严重事故管理和技术改进，以及保障严重事故工况下核电厂安全提供参考。      

适用于三级概率安全评价的核反应堆实时风险计算方法

风险监测是反应堆安全监管与核应急决策的重要技术基础。面向核反应堆实时风险的三级概率安全评价（PSA）提出改进的实时风险计算方法，解决传统风险监测器重点集中在一级PSA的堆芯熔毁频率（CDF）计算的问题。针对反应堆运行时的实际系统配置，通过实时风险模型与在线状态监测进行实时事故频率计算，并采用放射性释放事故分类与实时气象下大气扩散方式分别实现了事故源项与场外剂量的实时计算。反应堆风险模型的计算案例验证了本研究方法与流程的有效性，该方法不仅支持堆芯熔毁实时风险计算，而且支持源项释放实时风险与场外剂量实时风险的计算，可为核反应堆安全监管与核应急提供技术支持。     

小型动力堆核事故后放射性核素海洋大气扩散研究

应用于海洋的小型核反应堆技术日渐成熟，但目前核事故大气扩散研究主要针对于沿海或内陆情况。为使大气扩散计算模型适用于海洋环境，本文对高斯烟羽模型进行了修正，应用MACCS程序研究了小型动力堆严重事故所造成的后果。结果表明，若烟羽未抬升，可溶性核素积分浓度垂直分布受水体影响较大，低空的核素积分浓度明显降低；若烟羽被抬升，源项附近海面的核素积分浓度较低，水体对其产生的影响较小；整个扩散过程中，水体主要影响海面附近核素积分浓度大的区域。