清华大学学报(自然科学版)

作者：杨力, 张钰杰, 方晟, 宋嘉悦, 李新鹏, 陈义学

单位：1. 华北电力大学 核科学与工程学院, 北京 102206;<br>2. 清华大学 核能与新能源技术研究院, 北京 100084

关键词：Lagrange烟团扩散模型,风洞实验,福岛核事故,烟团分裂,敏感性分析

基金：国家自然科学基金青年基金项目(12105103);国家自然科学基金面上项目(12275152);北京市自然科学基金杰出青年基金项目(JQ23011);中国核工业集团有限公司领创研究项目

放射性核素的局地尺度大气扩散研究对于开展核应急响应工作非常重要。Lagrange烟团扩散模型是一种在该尺度上快速准确地建立放射性辐射场的有力工具。该文开发了适用于局地尺度的Lagrange分裂烟团(SPUFF)扩散模型,其可适配加州气象(CALMET)模型。以CALMET模型驱动SPUFF扩散模型,开展局地尺度扩散模拟,假设以三门核电站作为扩散场景,基于风洞实验数据对SPUFF扩散模型进行性能验证,再基于福岛第一核电站附近的双葉町监测站已公布的监测数据进行模型的实用性评估。此外,针对烟团水平分裂阈值在上述场景开展了较全面的敏感性分析,以确定分裂开启条件。性能验证结果显示,SPUFF扩散模型性能优异,全部4个关键统计指标(模拟值在测量值2倍以内的比例、比例偏差、标准化均方误差和标准化绝对差)满足可接受模型标准。实用性评估结果显示,较Lagrange粒子模型LAPMOD,SPUFF扩散模型的模拟值可匹配更多的监测值;同时成功再现了反应堆事件引发的放射性核素释放导致的监测峰值效应。敏感性分析结果表明,单一气象条件(例如恒定风场)的复杂地形场景可采用不分裂模式;气象多变的复杂地形场景则有必要开启分裂模式。建议核电站局地尺度扩散的烟团水平分裂阈值为700~1 100 m。

来源：2024年第12期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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