[发明专利]一种基于涡动扩散模型的放射性气体浓度评估方法

说明书

本发明涉及一种基于涡动扩散模型的放射性气体浓度评估方法，属于核退役仿真领域。包括构建核退役场景实体模型，并将核设施实体模型转换为体素模型；采用涡动扩散模型模拟放射性气体的扩散；根据退役场景对涡动扩散模型进行修正，退役场景包括厂房尺寸、核设施体素模型体积、排风管位置与流量和多个泄露点位置等；最终计算放射性气体的浓度分布。本发明采用涡动扩散模型模拟放射性气体的扩散；根据真实退役场景对模型进行了修正，实现了放射性气体浓度分布的动态计算；开发出了一种实时、高效的核设施退役环境中放射性气体浓度评估仿真方法，对核设施退役仿真具有重大的实际意义，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种基于涡动扩散模型的放射性气体浓度评估方法，属于核退役仿真领域。

背景技术

核设施退役活动会产生大量的放射性气体。为了保证工人在退役活动中的安全，减少放射性气体对工人的内照射，就需要评估放射性气体的分布情况。

对于气体扩散，高斯扩散模型是应用最广泛的模型。该模型主要应用于点源的扩散研究，能够评估连续源的扩散和瞬时泄漏的扩散，但高斯扩散模型更适用于大气扩散。对于室内空间，涡动扩散模型更加适用。涡动扩散模型基于菲克扩散定律，在稳定的无限空间内的点源，泄露出的污染物浓度跟与源的距离和分子扩散率成正比。由于核退役场景空间大，设备所占空间多，空气流通缓慢且放射性气体泄露点多，因此需要对理想涡动扩散模型进行修正。综上所述，开发出一种实时、高效的核设施退役环境中放射性气体浓度评估仿真方法对核设施退役仿真具有重大的实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了实时、高效的评估核设施退役环境中放射性气体扩散分布情况而提供一种基于涡动扩散模型的放射性气体浓度评估方法。

本发明的目的是这样实现的：一种基于涡动扩散模型的放射性气体浓度评估方法，具体包括以下步骤：

步骤1、构建核退役场景实体模型，并将核设施实体模型转换为体素模型；

步骤2、构建气体涡动扩散模型；

步骤3、根据厂房尺寸修正扩散模型；

步骤4、根据核设施体素模型体积修正扩散模型；

步骤5、根据排风管位置与流量修正扩散模型；

步骤6、根据多个泄露点位置修正扩散模型。

本发明还包括这样一些结构特征：

1、所述步骤1具体为：根据核退役场景的确定参数，构建退役环境的实体模型，模型参数包括厂房、设备、墙体，采用体素化方法将设施实体模型转化为体素模型。

2、所述步骤2具体为：假设室内气体的传输机制是湍流扩散、构建气体涡动扩散模型；考虑退役场景对模型的影响，距离泄露点半径为r_i的处的浓度为：

式中，C_i,t(x,y,z)是时间t时第i个泄露源在坐标(x,y,z)处的浓度，V_i,t是模型的真实体积，V_i,R是模型球形边界的体积，G_i是第i个泄露源的释放率，r_i是从源到位置(x,y,z)的距离，D为涡动扩散的系数，erf为误差公式，理想情况下，涡动扩散模型呈圆球形，体积为：

式中，R_t是模型最外层球体的半径，具体为：

3、所述步骤3具体为：根据厂房尺寸修正扩散模型，模型修正后的体积为模型圆球形边界的体积减去模型在厂房边界外的体积：

V_i,t＝V_i,R-V_out