[发明专利]一种基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法

权利要求书

1.一种基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)、采用高斯多烟团模型对氚大气弥散行为进行模拟分析，同时对氚化水(HTO)湿沉降、氚气(HT)和HTO干沉降进行修正，完成事故氚释放的大气弥散模型；

步骤(2)、根据步骤(1)的大气弥散模型计算的空气HT或HTO浓度结果，并考虑下渗、根系吸收、HT氧化、再蒸发过程，得到土壤氚迁移的数值模型；

步骤(3)、根据步骤(1)中计算的空气中HTO浓度结果和步骤(2)计算的土壤中HTO浓度结果，得到不同类型的植物的氚代谢模型；

步骤(4)、根据步骤(1)的大气弥散模型、步骤(2)的土壤迁移模型和步骤(3)的植物的氚代谢模型，得到氚释放源项和植物中氚浓度的关系，利用植物氚监测数据对氚释放源项进行反演；

所述步骤(2)中的确定的土壤迁移模型时，再蒸发过程采用后退虚拟点源耦合二次烟羽弥散的方法，其中二次烟羽弥散的源项Q计算如下，

其中，Q为由再蒸发作用导致的单位时间土壤氚释放率，C_soil为沉降到土壤中的氚浓度，x为下风向距离，β为风向角度的一半，k₂，k₁分别为t₂，t₁时刻土壤中氚的衰减修正因子，Δs为空间步长，t₂-t₁为时间步长；

步骤(2)中所述土壤氚迁移的数值模型，HTO释放源如公式(3)，HT释放源如公式(4)：

C_s,HTO＝exp[-(k_inf+k_reem+k_plant)t]∫(v_dC+F_w)dt (3)

C_s,HT＝exp[-(k_inf+k_reem+k_oxi)t]∫(v_dC)dt (4)

其中，C_s,HTO、C_s,HT为土壤中HTO和HT的浓度，k_inf为土壤中氚向更深层次土壤的下渗系数，k_reem为土壤中氚的再蒸发系数，k_plant为土壤中氚的植物吸收系数，k_oxi为土壤中HT的氧化系数，v_d为干沉降速度，C为空气中氚浓度，F_w为湿沉降通量；

步骤(3)所述的植物的氚代谢模型，HTO释放源下，植物体内自由水氚浓度如公式(5)，HT释放源下，植物体内自由水氚浓度如公式(6)，植物体内有机氚(OBT)浓度如公式(7)：

C_p,OBT＝0.41×D_F×P_C×C_p,HTO (7)

其中，C_p,HTO为植物体内自由水氚浓度，C_p,OBT为植物体内有机氚浓度，m_p为单位土地面积的植物量，k_loss为植物中自由水氚向有机氚的转换率，0.41为水和二氧化碳摩尔质量换算因子，P_C为单位表面积植物在单位时间和单位质量CO₂的净同化速率；

步骤(4)所述的氚释放源项和植物中氚浓度的关系，将公式(2)分别代入公式(5)和(6)即可求解得到氚释放源项和植物中自由水氚的浓度关系，通过公式(7)可以得到氚释放源项和植物中有机氚的浓度关系，参考IAEA-EMRAS框架下开展的事故氚环境迁移实验数据和UFOTRI的模型迁移参数，实现氚源项的反演。

2.根据权利要求1所述的基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法，其特征在于：步骤(1)中所述事故氚大气弥散模型如下式所示：

其中，C为空气中氚的浓度，x为下风向距离，y为测风向距离，z为待测点的高度，Q_i为烟团释放量，T-t_i为烟团释放后时间，H为释放源高，u为风速，σ_x、σ_y、σ_z分别为扩散参数，f_w为湿沉降修正，f_d为干沉降修正。