一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法技术

本发明专利技术涉及一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，以放射性核素排放点为中心，根据输入计算域范围，自动化离散一定海域范围，生成相应的网格文件；针对输入参数，基于网格信息及计算域范围，自动生成核素迁移扩散模型所接受格式的输入文件；设计自动化模型建立对接接口，集成各个文件之间的交互和链接，创建计算域主控文件，以自动化建立核素迁移扩散模型，通过优化核素迁移扩散方程，可提高核素迁移扩散模拟精度。采用本发明专利技术公开的方法，实时性高，精确度高，水域环境适用性广,能及时高效地预测海洋中放射性核素迁移扩散行为规律，同时可应用于核事故后果评价，为核事故应急决策提供技术依据和支撑，具有一定的实用和应用价值。应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法


[0001]本专利技术属于水体辐射防护及核事故后果评价领域，具体涉及一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法。

技术介绍

[0002]随着核工业和核技术的快速发展，核设施的数量也逐步增多，而核设施正常运行过程中会向环境排放放射性核素，核事故发生时会导致放射性核素的泄漏，进入海洋的放射性核素通过海水迁移扩散，生物摄食、食物链传递和颗粒沉降等方式在海洋各介质中发生迁移，对海洋生态环境造成污染，因此放射性核素的排放或泄露对环境的影响一直是公众最为关注的问题。
[0003]核事故后果评价是核设施应急计划和应急准备、应急防护行动决策的先决条件。为了及时高效地对核事故后果进行评价，需要监测放射性核素在水环境中的迁移扩散行为。
[0004]针对放射性核素海洋水环境迁移扩散规律研究，目前通常采用成熟的核素迁移扩散模型进行计算，然而现有的核素迁移扩散模型并未考虑放射性核素固有的衰变及吸附特性对核素迁移扩散的影响，模型计算精度低，并且模型对输入参数及条件的格式比较单一，需要线下人为手动对获取的原始数据进行处理后输入放射性核素迁移扩散模型，导致放射性核素海洋水环境迁移扩散规律模拟过程繁琐，耗时长。
[0005]另一方面采用现有的核素迁移扩散模型的输入参数一般都是通过水动力模型进行模拟计算得到，但是利用水动力模型进行模拟计算的前提是需要输入充裕的模型输入参数和条件，但对于很多事先并未出现过的场景，模型输入参数和条件并不充裕，此时并不能及时的采用水动力模型进行计算，也就无法及时获得核素迁移扩散模型所需的输入参数。
[0006]总而言之，现有的核素迁移扩散模型进行核素迁移模拟计算结果精度低、核素迁移模拟计算效率低、应用范围也具有一定的局限性。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法,可自动对输入参数进行计算处理以形成核素迁移扩散模型所能接受格式的输入文件，实现了模型模拟计算的自动化，通过对放射性核素迁移扩散方程进行优化，提高核素迁移扩散参数模拟精度。能够及时高效地模拟预测水环境中放射性核素迁移扩散行为规律，同时可应用于核事故后果评价，为核事故不同时期阶段的应急决策提供技术依据和支撑，具有一定的实用和应用价值。
[0008]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，所述方法包括如下步骤：
[0009]S1、以放射性核素排放点为中心，根据输入的计算域范围，自动化离散一定海域范围的核素迁移扩散模型，生成相应的网格文件；
[0010]S2、针对常规输入参数，基于所述网格文件包含的网格信息及所述计算域范围，自动生成所述核素迁移扩散模型进行模拟计算所接受格式的常规参数输入文件；
[0011]S3、针对源项输入参数，基于所述核素排放点位置以及所述网格信息，按照所述核素迁移扩散模型所接受格式自动生成源项输入文件；
[0012]S4、依据生成的所述常规参数输入文件以及所述源项输入文件，设计自动化模型建立对接接口，集成各个文件之间的交互和链接，创建计算域主控文件，以自动化建立放射性核素在一定海域水环境的核素迁移扩散模型。
[0013]进一步，所述核素迁移扩散模型涉及的放射性核素迁移扩散方程为
[0014][0015]其中：H为水深，m；t为时间，s；液态流出物浓度；排放浓度；Dx，Dy为x，y方向扩散系数，m2/s；k为核素特有系数(衰变、吸附沉降)，d
‑1；q为排放量，m3/s；u，v分别为x，y方向水深平均流速，m/s；
[0016]所述源项包括核素特性项和排放点排放量
[0017]进一步，所述核素特有系数k通过以下公式进行计算，k＝k
decay
+k
lm
,其中衰变作用T为核素半衰期，s；吸附沉降作用A
悬浮/颗粒
‑
放射性核素A在悬浮物/颗粒物上的平衡浓度；A
水
‑
放射性核素A在流体水中的平衡浓度。
[0018]进一步，步骤S1包括根据输入的放射性核素排放点位置、计算域范围、网格尺寸、网格偏转角度，按照线性排列一步步统计出网格节点信息，并且按照一定的数据格式对网格节点信息进行排列，从而自动化离散一定海域范围，生成相应的网格文件。
[0019]进一步，所述网格文件包含的网格信息有网格尺寸、网格偏转角度以及网格识别ID编号。
[0020]进一步，步骤S2包括
[0021]参照所述网格文件，将输入的计算域地形高程和计算域底部糙率，通过反距离权重插值法插值到网格节点上，将插值好的网格节点上的地形高程和底部糙率按照一定的数据格式进行排列，从而生成所述核素迁移扩散模型进行模拟计算所需的地形参数文件；
[0022]对于模型边界条件和初始条件，参照所述网格文件，根据模型计算域范围，网格尺寸，网格编号ID，依据数据遍历的方式，迅速统计计算出模型计算域边界网格信息，并将输入的边界数据信息按照一定的排列方式存储到模型边界条件文件；
[0023]将输入的恒定初始值，按照网格编号ID顺序排列生成所述核素迁移扩散模型进行模拟计算的初始条件。
[0024]进一步，步骤S3包括
[0025]根据生成的网格文件，确定核素排放点的网格编号ID，同时按照一定的数据格式，将核素排放点的随时间变化的释放浓度、水量，按照时间序列排列，形成排放点的源项排放量文件；
[0026]将所述排放点的放射性核素特性计算参数，按照一定的数据格式进行排列，形成源项放射性核素排放的特性计算参数文件。
[0027]进一步，通过从现成网站直接调用以获取所述常规输入参数以及所述源项输入参数。
[0028]进一步，通过对现有数据进行模拟计算以获取所述常规输入参数以及所述源项输入参数。
[0029]进一步，所述对现有数据进行模拟计算涉及的控制方程包括
[0030]连续性方程：
[0031][0032]水流运动方程：
[0033][0034][0035]其中：为相对基准面水位，m；H为水深，m；t为时间，s；ρ为水的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；C为谢才系数，m
1/2
/s；f为柯氏力系数，s
‑1；τ
sx
,τ
sy
为风生应力；Ex，Ey为x，y方向广义的涡粘性系数，m2/s；u，v分别为x，y方向水深平均流速，m/s。
[0036]本专利技术的效果在于：采用本专利技术所公开的一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，实时性高，精确度高，水域环境适用性广，能实时精确地反应滨海水环境中放射性核素的迁移扩散行为。能够及时高效地模拟预测水环境中放射性核素迁移扩散行为规律，同时可应用于核事故后果评价，为核事故不同时期阶段的应急决策提供技术依据和支撑，具有一定的实用和应用价值。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，所述方法包括如下步骤：S1、以放射性核素排放点为中心，根据输入的计算域范围，自动化离散一定海域范围的核素迁移扩散模型，生成相应的网格文件；S2、针对常规输入参数，基于所述网格文件包含的网格信息及所述计算域范围，自动生成所述核素迁移扩散模型进行模拟计算所接受格式的常规参数输入文件；S3、针对源项输入参数，基于所述核素排放点位置以及所述网格信息，按照所述核素迁移扩散模型所接受格式自动生成源项输入文件；S4、依据生成的所述常规参数输入文件以及所述源项输入文件，设计自动化模型建立对接接口，集成各个文件之间的交互和链接，创建计算域主控文件，以自动化建立放射性核素在一定海域水环境的核素迁移扩散模型。2.如权利要求1中所述的一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，其特征在于：所述核素迁移扩散模型涉及的放射性核素迁移扩散方程为其中：H为水深，m；t为时间，s；液态流出物浓度；排放浓度；Dx，Dy为x，y方向扩散系数，m2/s；k为核素特有系数(衰变、吸附沉降)，d
‑1；q为排放量，m3/s；u，v分别为x，y方向水深平均流速，m/s；所述源项包括核素特性项kH和排放点排放量3.如权利要求2中所述的一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，其特征在于：所述核素特有系数k通过以下公式进行计算，k＝k
decay
+k
lm
,其中衰变作用T为核素半衰期，s；吸附沉降作用A
悬浮/颗粒
‑
放射性核素A在悬浮物/颗粒物上的平衡浓度；A
水
‑
放射性核素A在流体水中的平衡浓度。4.如权利要求1中所述的一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，其特征在于：步骤S1包括根据输入的放射性核素排放点位置、计算域范围、网格尺寸、网格偏转角度，按照线性排列一步步统计出网格节点信息，并且按照一定的数据格式对网格节点信息进行排列，从而自动化离散一定海域范围，生成相应的网格文件。5.如权利要求1中所述的一种放射性核素海洋迁移扩散模型自动化建立方法，其特征在于：所述网格文件包含的网格信息有网格尺寸、网格偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘团团，邓安嫦，李婷，刘瑞妮，李宵宵，陈超，谢添，朱君，石云峰，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：