【摘要】：隨著日本福島核事故的發(fā)生,泄露的液態(tài)放射性物質使得事故附近海域的放射性含量急劇升高,對附近海域環(huán)境安全和海洋生物多樣性造成影響。由此放射性物質在海水中的輸運擴散機理受到外界的高度關注,在核事故后通過數(shù)值模擬計算快速準確地給出放射性污染物在事故附近海域的時空分布特征已經(jīng)成為一項重要的研究課題。 本文將從我國核電站的主要堆型出發(fā)分析了我國近海放射性污染物的主要來源和種類；對模擬放射性物質輸運擴散的拉格朗日隨機游走理論進行了系統(tǒng)地描述并給出了該理論下數(shù)值模擬計算過程中所需的三維海洋流場信息和湍流擴散系數(shù)的獲得方法；通過構建理想的瞬時點源釋放模型利用數(shù)值模擬實驗研究了在拉格朗日隨機游走模式濃度計算部分中引入核函數(shù)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的質點法進行濃度計算的可行性；對核函數(shù)法中的變頻寬修正因子Ci值隨模擬粒子總數(shù)目和污染物對流擴散時間的變化情況,利用具體的數(shù)值模擬實驗做了詳細地分析并給出了相應條件下變頻寬修正因子C；的最佳取值范圍。通過本文的工作主要得到了如下的結論： 1)確定了對我國近海進行放射性物質輸運擴散數(shù)值模擬研究時所需要考慮的主要放射性核素為Cs-137、I-131、Sr-90和Sb-124。 2)給出了采用拉格朗日隨機游走理論模擬放射性物質輸運擴散時湍流擴散系數(shù)的取值： a)對于水平湍流擴散系數(shù),當水平流速U未知時兩水平湍流擴散系數(shù)取值為Kx=Ky=6.318×10-7t1.34;當水平流速U已知時兩水平湍流擴散系數(shù)取值為Kx=Ky=0.0025U2t,以上兩種情況下兩水平湍流擴散系數(shù)的單位均為m2s-1。 b)對于垂直湍流擴散系數(shù),其取值可以分為兩類情況：一類情況在整個垂直方向上垂直湍流擴散系數(shù)取一定值毛值取0.1到0.5之間,Cv取值為0.0025；另一類情況垂直湍流擴散系數(shù)隨垂直方向上的高度發(fā)生變化,此時兩種情況下垂直湍流擴散系數(shù)的單位均為m2s-1。 3)確定了在粒子隨機游走模式濃度計算部分中使用變頻寬伊番科尼可夫核函數(shù)法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的質點法計算污染物濃度，能有效地克服濃度計算過程中污染物濃度結果隨模擬粒子對流擴散距離增加帶來的漲落。 4)給出了在使用變頻寬伊番科尼可夫核函數(shù)法時變頻寬修正因子C i取值隨模擬粒子總數(shù)目和污染物對流擴散時間變化的情況。由數(shù)值模擬實驗結果發(fā)現(xiàn)，模擬粒子總數(shù)目取106個粒子，變頻寬修正因子取0.45時，從其所計算的污染物濃度分布和污染物濃度最大值的下降量以及所需的計算時間考慮，此時的模擬粒子總數(shù)目和變頻寬修正因子的取值是最恰當?shù)摹?br>【圖文】：

圖 5-1 t 為 10 個單位時中心線上的濃度分布從圖 5-1 可見，當 t 為 10 個單位時，即在污染物釋放源附近，由于模擬粒子剛開始對流擴散，模擬粒子相對集中。因此采用質點法、固定頻寬高斯核函數(shù)法、固定頻寬伊番科尼可夫核函數(shù)法、變頻寬高斯核函數(shù)法以及變頻寬伊番科尼可夫核函數(shù)法，其污染物的濃度計算結果曲線都未出現(xiàn)震蕩；變頻寬高斯核函數(shù)法因高斯函數(shù)本身考慮全空間區(qū)域在計算過程中有截斷，因此其污染物濃度結果計算值比解析解的值低。

圖 5-1 t 為 10 個單位時中心線上的濃度分布從圖 5-1 可見，當 t 為 10 個單位時，即在污染物釋放源附近，由于模擬粒子剛開始對流擴散，模擬粒子相對集中。因此采用質點法、固定頻寬高斯核函數(shù)法、固定頻寬伊番科尼可夫核函數(shù)法、變頻寬高斯核函數(shù)法以及變頻寬伊番科尼可夫核函數(shù)法，，其污染物的濃度計算結果曲線都未出現(xiàn)震蕩；變頻寬高斯核函數(shù)法因高斯函數(shù)本身考慮全空間區(qū)域在計算過程中有截斷，因此其污染物濃度結果計算值比解析解的值低。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL941

【參考文獻】

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1 劉金貴;李瑞杰;曹晶晶;侯堋;;蘇北近海水動力場及污水稀釋擴散的模擬[J];海洋學研究;2009年03期

2 李宗愷,杜曙明;一個對流邊界層中的隨機擴散模式[J];大氣科學;1993年01期

3 于洪彬,蔣維楣;一個預測沿岸陸上熏煙擴散的隨機游動模式[J];大氣科學;1993年05期

4 徐永福;李陽春;趙亮;李榮鳳;俞永強;;一個太平洋海盆尺度環(huán)流模式及其模擬結果[J];大氣科學;2006年05期

5 陳曉秋,潘自強,張永興,陳家宜;核事故早期應急響應的預報模式及其設計方案[J];輻射防護;2005年01期

6 陳立奇;何建華;林武輝;余雯;門武;;海洋核污染的應急監(jiān)測與評估技術展望[J];中國工程科學;2011年10期

7 魏澤勛,喬方利,方國洪,崔秉昊,方越,王新怡;全球大洋環(huán)流診斷模式研究——流場及流函數(shù)[J];海洋科學進展;2004年01期

8 秦學祥;海洋環(huán)境中放射性核素擴散模型[J];黃渤海海洋;1995年01期

9 黃勇;陳靜;;巖體裂隙介質各向異性耦合模型研究[J];河海大學學報(自然科學版);2009年02期

10 池兵;方棟;李紅;;隨機游走大氣擴散模型在核事故應急中的開發(fā)和應用[J];核科學與工程;2006年01期

本文編號：2699012