CN111127279B - 一种基于监测实验数据库的核应急决策系统、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于监测实验数据库的核应急决策支持系统、方法及存储介质，通过建立核电厂的监测实验数据库，得到特定核电厂和不同气象条件下的大气扩散参数，以支持核电厂事故情况下的核应急决策。具体是开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验、通过大气扩散参数优化子系统得到各种气象条件下的大气扩散参数、各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，基于事故源项、气象信息和优化后的大气扩散参数，开展核事故情况下的核事故应急评价，并参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。本发明克服了核事故情况下，现有方法模拟的大气扩散参数与实际发生情况不一致的缺点，使得核应急决策更安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及公共核安全技术领域，具体涉及一种基于监测实验数据库的核应急决策系统、方法及存储介质。
背景技术
核应急决策是核电厂事故应急响应的基础。目前对核事故的应急决策支持技术已经开展了较多研究，并以模型预测为主要功能开发了一些核应急决策支持系统，其中较具代表性的是欧洲的实时在线决策支持系统(RODOS)、美国的国家大气释放决策支持能力系统NARAC、日本的全球范围环境应急剂量信息预测系统WSPEEDI。现有的应急决策支持系统都是基于核素扩散理论模型模拟计算得到的结果，而近些年发展了基于核事故监测数据进行实时计算的方法。但是，这些方法使用的大气扩散参数是基于经验获得的，难以与实际发生事故情况下的大气扩散参数一致。
基于此，现急需一种基于监测实验数据库的核应急决策系统、方法及存储介质，以期对上述现有技术缺陷进行改善。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供的一种为核电厂事故期间的应急决策提供技术依据和方法的基于监测实验数据库的核应急决策系统、方法及存储介质。
一种基于监测实验数据库的核应急决策系统，该系统包括：
大气扩散参数优化子系统，其根据核电厂周边开展的非放射性物质的扩散实验，并在核电厂周围监测这些物质的扩散过程，记录不同监测点的物质的浓度，重复在各种气象条件下的实验，并建立对应厂址和气象条件下高斯大气扩散模式的大气扩散参数修正因子；
实验数据库子系统，其根据大气扩散参数优化子系统得到的大气扩散参数修正因子，建立特定核电厂厂址下，各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，以此作为实验数据库用于真实核事故情况下的应急评价；
核事故应急评价子系统，其根据实验数据库子系统中厂址信息和对应气象条件的大气扩散参数修正因子，采用高斯大气扩散模式，模拟核事故期间连续释放的放射性物质在大气环境中的迁移扩散过程，公众外照射剂量；
核事故应急决策子系统，其根据所述的核事故应急评价子系统得到的公众的剂量预测结果，参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。
进一步的：所述大气扩散参数优化子系统还包括：在核事故未发生时，开展设定的核电厂厂址和各种气象条件下的非放射性物质的扩散实验，通过大气扩散模拟，得到各种气象条件下的大气扩散优化参数，作为事故情况下的参数输入。
进一步的：所述实验数据库字系统还包括：通过基于监测实验数据和大气扩散参数的结果，建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，并作为实验数据库用于真实核事故情况下的应急评价。
进一步的：所述核事故应急评价子系统的实施，要基于源项管理模块、风场诊断模块和实验数据库子系统。
此外，为实现上述目的，本发明还公开了一种基于监测实验数据库的核应急决策方法，该方法包括以下实现步骤：
S1、在未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，并记录厂址数据、气象数据、源项数据和监测数据；
S2、基于监测实验数据，利用高斯烟团大气扩散模型，开展监测实验的模拟，并建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子；
S3、根据大气扩散实验得到的扩散参数，结合核电厂厂址特征，建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子；
S4、利用源项管理模块、风场诊断模块和实验数据库子系统中的大气扩散参数，开展核事故情况下的核事故应急评价，预测事故后的公众浸没外照射、地表沉积外照射、吸入内照射剂量；
S5、根据核事故应急评价子系统得到的公众的剂量预测结果，参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。
进一步的：所述步骤S1、S2具体包括以下步骤：
(1)未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，记录源项释放率Q；
(2)未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，并记录核电厂周围不同监测点的监测结果数据Ci(x,y,z)；
(3)基于非放射性物质的扩散实验，将相关参数代入采用高斯大气扩散模式，模拟源项释放过程，利用源项释放率Q、各监测点的监测结果Ci(x,y,z)、监测位置坐标(x,y,z)、风速ui、源项释放高度H，可以计算出与厂址气象条件相关的参数计算公式如下：
其中，分别是该厂址、第i种气象条件下对应的水平和竖直方向的大气扩散因子；
(4)根据实验获得的大气扩散因子通过与理论数据/>进行对比，得到相应的修正因子，通过修正因子优化得到大气扩散参数，使得模拟结果与实验结果一致，特定厂址、第i种气象条件下对应的水平和竖直方向的大气扩散因子为：
进一步的：所述步骤S3具体包括以下步骤：
根据大气扩散参数优化子系统得到的大气扩散参数修正因子，建立特定核电厂厂址下，各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子以此作为实验数据库子系统，代入真实情况下的高斯大气扩散模式，即可得到修正后的每个点放射性物质浓度：
其中，Q′为源项释放率、ui′为风速、源项释放高度H′，与厂址气象条件相关的大气扩散参数理论计算值为
进一步的：所述步骤S4具体包括以下步骤：
(1)获取核电厂事故情况下的连续释放的放射性物质源项Q′、风场ui′、源项释放高度H′等信息，并作为核事故情况下大气扩散模拟的输入；
(2)采用高斯大气扩散模式，根据实验数据库子系统中厂址信息和对应气象条件的大气扩散参数修正因子以及事故时的源项、风场信息输入，模拟核事故情况期间连续释放的放射性物质在大气环境中的迁移扩散过程，计算公众外照射剂量，计算公式为：
D＝Ci(x,y,z)′×t×g
其中，Ci(x,y,z)′为修正后的大气扩散因子，t为放射性源项释放时间，为事故实际发生时间，g为公众外照射剂量转换因子，通过参考IAEA国际电离辐射与放射性源基本安全标准得到。
此外，为实现上述目的，本发明还公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于监测实验数据库的核应急决策程序，所述基于监测实验数据库的核应急决策程序被处理器执行时实现如上文所述的基于监测实验数据库的核应急决策方法的步骤。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：一方面本发明在未发生核事故情况下，开展非放射性物质的扩散实验，优化各种气象条件下的大气扩散参数，并建立实验数据库子系统，另一方面本发明在核事故发生情况下，基于实验数据库子系统中大气扩散参数和事故源项、风场诊断模块一起实现核事故后的应急评价，并根据以上评价和预测结果通过系统中核事故应急决策子系统给出应急区域内各居民点的应急防护措施，从而为核电厂在核事故期间的应急决策提供技术依据和方法。
附图说明
图1为实施例中的基于监测实验数据库的核应急决策系统的主框架图；
图2为实施例中的基于监测实验数据库的核应急决策方法的主流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方案进行详细说明：
实施例1
参见图1：一种基于监测实验数据库的核应急决策系统，该系统包括：
大气扩散参数优化子系统，其根据核电厂周边开展的非放射性物质的扩散实验，并在核电厂周围监测这些物质的扩散过程，记录不同监测点的物质的浓度，重复在各种气象条件下的实验，并建立对应厂址和气象条件下高斯大气扩散模式的大气扩散参数修正因子；所述大气扩散参数优化子系统还包括：在核事故未发生时，开展设定的核电厂厂址和各种气象条件下的非放射性物质的扩散实验，通过大气扩散模拟，得到各种气象条件下的大气扩散优化参数，作为事故情况下的参数输入。
实验数据库子系统，其根据大气扩散参数优化子系统得到的大气扩散参数修正因子，建立特定核电厂厂址下，各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，以此作为实验数据库用于真实核事故情况下的应急评价；所述实验数据库字系统还包括：通过基于监测实验数据和大气扩散参数的结果，建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，并作为实验数据库用于真实核事故情况下的应急评价。
核事故应急评价子系统，其根据实验数据库子系统中厂址信息和对应气象条件的大气扩散参数修正因子，采用高斯大气扩散模式，模拟核事故期间连续释放的放射性物质在大气环境中的迁移扩散过程，公众外照射剂量；所述核事故应急评价子系统的实施，要基于源项管理模块、风场诊断模块和实验数据库子系统。
核事故应急决策子系统，其根据所述的核事故应急评价子系统得到的公众的剂量预测结果，参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。
需要说明的是，本实施例基于核电厂周边开展非放射性物质的扩散实验，记录特定厂址、不同气象条件下核电厂周围监测这些物质的扩散过程，以此评估优化特定核电厂厂址环境的气象和大气扩散参数。
可以理解的是，本实施例与实际发生事故情况下的大气扩散参数相对比现有技术更加一致，因此，本实施例在结合核电厂事故情况下，在事故源项和风场诊断，进行核电厂事故情况下进行核事故应急评价，最终给出核事故应急决策，其结果更加准确、客观。
实施例2
此外，为实现上述目的，参见图2：本实施例还公开了一种基于监测实验数据库的核应急决策方法，该方法包括以下实现步骤：
S1、在未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，并记录厂址数据、气象数据、源项数据和监测数据；
S2、基于监测实验数据，利用高斯烟团大气扩散模型，开展监测实验的模拟，并建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子；
S3、根据大气扩散实验得到的扩散参数，结合核电厂厂址特征，建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子；
S4、利用源项管理模块、风场诊断模块和实验数据库子系统中的大气扩散参数，开展核事故情况下的核事故应急评价，预测事故后的公众浸没外照射、地表沉积外照射、吸入内照射剂量；
S5、根据核事故应急评价子系统得到的公众的剂量预测结果，参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。
需要说明的是，本实施例的基于监测实验数据库的核应急决策方法是在未发生核事故情况下，开展非放射性物质的扩散实验，优化各种气象条件下的大气扩散参数，并建立的实验数据库子系统。
可以理解的是，本实施例在核事故发生情况下，其基于实验数据库子系统中大气扩散参数和事故源项、风场诊断模块一起实现核事故后的应急评价，并根据以上评价和预测结果通过系统中核事故应急决策子系统给出应急区域内各居民点的应急防护措施，从而为核电厂在核事故期间的应急决策提供技术依据和方法，预测结果可信度更高。
进一步的：所述步骤S1、S2具体包括以下步骤：
(1)未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，记录源项释放率Q；
(2)未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，并记录核电厂周围不同监测点的监测结果数据Ci(x,y,z)；
(3)基于非放射性物质的扩散实验，将相关参数代入采用高斯大气扩散模式，模拟源项释放过程，利用源项释放率Q、各监测点的监测结果Ci(x,y,z)、监测位置坐标(x,y,z)、风速ui、源项释放高度H，可以计算出与厂址气象条件相关的参数计算公式如下：
其中，分别是该厂址、第i种气象条件下对应的水平和竖直方向的大气扩散因子；
(4)根据实验获得的大气扩散因子通过与理论数据/>进行对比，得到相应的修正因子，通过修正因子优化得到大气扩散参数，使得模拟结果与实验结果一致，特定厂址、第i种气象条件下对应的水平和竖直方向的大气扩散因子为：
进一步的：所述步骤S3具体包括以下步骤：
根据大气扩散参数优化子系统得到的大气扩散参数修正因子，建立特定核电厂厂址下，各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子以此作为实验数据库子系统，代入真实情况下的高斯大气扩散模式，即可得到修正后的每个点放射性物质浓度：
其中，Q′为源项释放率、ui′为风速、源项释放高度H′，与厂址气象条件相关的大气扩散参数理论计算值为
进一步的：所述步骤S4具体包括以下步骤：
(1)获取核电厂事故情况下的连续释放的放射性物质源项Q′、风场ui′、源项释放高度H′等信息，并作为核事故情况下大气扩散模拟的输入；
(2)采用高斯大气扩散模式，根据实验数据库子系统中厂址信息和对应气象条件的大气扩散参数修正因子以及事故时的源项、风场信息输入，模拟核事故情况期间连续释放的放射性物质在大气环境中的迁移扩散过程，计算公众外照射剂量，计算公式为：
D＝Ci(x,y,z)′×t×g
其中，Ci(x,y,z)′为修正后的大气扩散因子，t为放射性源项释放时间，为事故实际发生时间，g为公众外照射剂量转换因子，通过参考IAEA国际电离辐射与放射性源基本安全标准得到。
实施例3
此外，为实现上述目的，本实施例还公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有基于监测实验数据库的核应急决策程序，所述基于监测实验数据库的核应急决策程序被处理器执行时实现如上文所述的基于监测实验数据库的核应急决策方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器/随机存取存储器、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于监测实验数据库的核应急决策系统，其特征在于：该系统包括：
大气扩散参数优化子系统，其根据核电厂周边开展的非放射性物质的扩散实验，并在核电厂周围监测这些物质的扩散过程，记录不同监测点的物质的浓度，重复在各种气象条件下的实验，并建立对应厂址和气象条件下高斯大气扩散模式的大气扩散参数；
实验数据库子系统，其根据大气扩散参数优化子系统得到的大气扩散参数，建立特定核电厂厂址下，各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，以此作为实验数据库用于真实核事故情况下的应急评价；
核事故应急评价子系统，其根据实验数据库子系统中厂址信息和对应气象条件的大气扩散参数修正因子，采用高斯大气扩散模式，模拟核事故期间连续释放的放射性物质在大气环境中的迁移扩散过程，公众外照射剂量；
核事故应急决策子系统，其根据所述的核事故应急评价子系统得到的公众的剂量预测结果，参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。
2.根据权利要求1所述的基于监测实验数据库的核应急决策系统，其特征在于：所述大气扩散参数优化子系统还包括：在核事故未发生时，开展设定的核电厂厂址和各种气象条件下的非放射性物质的扩散实验，通过大气扩散模拟，得到各种气象条件下的大气扩散优化参数，作为事故情况下的参数输入。
3.根据权利要求1所述的基于监测实验数据库的核应急决策系统，其特征在于：所述实验数据库字系统还包括：通过基于监测实验数据和大气扩散参数的结果，建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子，并作为实验数据库用于真实核事故情况下的应急评价。
4.根据权利要求1所述的基于监测实验数据库的核应急决策系统，其特征在于：所述核事故应急评价子系统的实施，要基于源项管理模块、风场诊断模块和实验数据库子系统。
5.一种基于监测实验数据库的核应急决策方法，其特征在于：该方法包括以下实现步骤：
S1、在未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，并记录厂址数据、气象数据、源项数据和监测数据；
S2、基于监测实验数据，利用高斯烟团大气扩散模型，开展监测实验的模拟，并建立各种气象条件下对应的大气扩散参数；
S3、根据大气扩散实验得到的扩散参数，结合核电厂厂址特征，建立各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子；
S4、利用源项管理模块、风场诊断模块和实验数据库子系统中的大气扩散参数，开展核事故情况下的核事故应急评价，预测事故后的公众浸没外照射、地表沉积外照射、吸入内照射剂量；
S5、根据核事故应急评价子系统得到的公众的剂量预测结果，参考我国的核应急干预水平，制定应急区域内各居民点的应急防护措施。
6.根据权利要求5所述的基于监测实验数据库的核应急决策方法，其特征在于：所述步骤S1、S2具体包括以下步骤：
(1)未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，记录源项释放率Q；
(2)未发生核事故情况下，开展特定厂址和各种气象条件下的非放射性物质扩散实验，并记录核电厂周围不同监测点的监测结果数据Ci(x,y,z)；
(3)基于非放射性物质的扩散实验，将相关参数代入采用高斯大气扩散模式，模拟源项释放过程，利用源项释放率Q、各监测点的监测结果数据Ci(x,y,z)、监测位置坐标(x,y,z)、风速ui、源项释放高度H，可以计算出与厂址气象条件相关的参数计算公式如下：
其中，分别是该厂址、第i种气象条件下对应的水平和竖直方向的大气扩散因子；
(4)根据实验获得的大气扩散因子通过与理论数据/>进行对比，得到相应的修正因子，通过修正因子优化得到大气扩散参数，使得模拟结果与实验结果一致，特定厂址、第i种气象条件下对应的水平和竖直方向的大气扩散因子为：
7.根据权利要求6所述的基于监测实验数据库的核应急决策方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：
根据大气扩散参数优化子系统得到的大气扩散参数修正因子，建立特定核电厂厂址下，各种气象条件下对应的大气扩散参数修正因子以此作为实验数据库子系统，代入真实情况下的高斯大气扩散模式，即可得到修正后的每个点放射性物质浓度：
其中，Q'为源项释放率、ui'为风速、源项释放高度H，与厂址气象条件相关的大气扩散参数理论计算值为
8.根据权利要求7所述的基于监测实验数据库的核应急决策方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括以下步骤：
(1)获取核电厂事故情况下的连续释放的放射性物质源项Q'、风场ui'、源项释放高度H信息，并作为核事故情况下大气扩散模拟的输入；
(2)采用高斯大气扩散模式，根据实验数据库子系统中厂址信息和对应气象条件的大气扩散参数修正因子以及事故时的源项、风场信息输入，模拟核事故情况期间连续释放的放射性物质在大气环境中的迁移扩散过程，计算公众外照射剂量，计算公式为：
D＝Ci(x,y,z)′×t×g
其中，Ci(x,y,z)'为修正后的大气扩散因子，t为放射性源项释放时间，为事故实际发生时间，g为公众外照射剂量转换因子，通过参考IAEA国际电离辐射与放射性源基本安全标准得到。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有基于监测实验数据库的核应急决策程序，所述基于监测实验数据库的核应急决策程序被处理器执行时实现如权利要求5至8任一项所述的基于监测实验数据库的核应急决策方法的步骤。
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