[发明专利]一种常规爆炸放射性气溶胶扩散的源项估算方法

权利要求书

1.一种常规爆炸放射性气溶胶扩散的源项估算方法，包括以下步骤：

针对放射性物质地面常规爆炸，对爆炸当量进行估算，

基于爆炸当量对爆炸烟云尺寸进行估算，爆炸烟云尺寸包括：爆炸烟云的高度、爆炸烟云的半径、爆炸烟云的体积、和爆炸烟云的密度，其中：

爆炸烟云的高度估算时综合爆炸当量及当地的风速情况，

爆炸烟云的半径估算时考虑爆炸当量，

爆炸烟云的密度估算时综合爆炸物质量及爆炸烟云的体积，

对爆炸气溶胶的产生份额和气溶胶粒径分布进行估算，

估算重气效应对源项的影响以及设定爆炸事件所需要关心的核素；

所述对爆炸当量进行估算，指将爆炸的能量转化为TNT当量，换算关系为4.19MJ(兆焦)＝1kgTNT；

所述基于爆炸当量对爆炸烟云尺寸进行估算，具体包括：

设爆炸烟云的高度采用如下公式进行估算，

h(w,t,v)＝(6.3±1.0)×w^0.29±0.03×t^0.5±0.05 稳定或中性

h(w,t,v)＝(6.3±1.0)×w^0.29±0.013×t^{(0.7±0.013)-(0.03±0.002)v} 不稳定

其中：

h是烟云能够到达的有效高度，单位为m，

w是爆炸的TNT当量，爆炸当量的适用范围在0.25kg到100kg之间，

t是到达有效高度的时间，单位为s，

v是当地的风速，单位为m/s，

设爆炸烟云的半径采用如下公式进行估算，

R(w)＝3.5w^0.375

设爆炸烟云的体积采用如下公式进行估算，

V＝πR²h

设爆炸烟云的密度采用如下公式进行估算，

ρ＝ρ_a+(W_d+W_E)/V

其中：

ρ为爆炸烟云的密度，单位为kg/m³，

ρ_a为空气密度，单位为kg/m³，

W_d为炸药的质量，单位为kg，

W_E是包含在爆炸物质中的其它材料的总质量，单位为kg；

所述对爆炸气溶胶的产生份额和气溶胶粒径分布进行估算，具体包括：

计算气载放射性物质的质量分数，采用如下公式，

F＝2.378(W_T/W_E)^-0.6383 W_T≥5W_E

F＝1.0 W_T5W_E

其中：

W_T是TNT当量，单位为kg，

W_E是包含在爆炸物质中的其它材料的总质量，单位为kg，

气载放射性物质的粒径分布通常和质量成对数正态分布，计算气载放射性物质的粒径分布，采用如下公式，

其中：

F_R是粒径d₁和d₂之间气载物质的质量分数，

d₁和d₂分别是两个粒径，d₁d₂，单位为μm，

m是质量中值直径，单位为μm，通过实验得到，

g是几何标准偏差，为经验值，

erfc是余补误差函数；

所述估算重气效应对源项的影响，采用IIT Heavy Gas Model-I瞬间释放重气模型，具体包括：

重力沉降，采用如下公式：

其中：

dR/dt为烟云半径随时间的变化率，单位为m/s，

ρ_a为空气的密度，单位为kg/m³，

K为烟云的重力沉降系数，

Δρ为烟云和空气之间的密度差，单位为kg/m³，

空气卷吸，采用如下公式：

其中：

α^*为控制侧面卷吸速率的参数，

Ue是顶部卷吸的速率，它是理查逊数Ri和径向湍流速度U_l的函数。