JP2005283202A - Diffusion state prediction method and diffusion state prediction system of diffusate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、拡散物質の拡散状況予測方法及び拡散状況予測システムに関し、気流場データベースや拡散場データベースを予め用意しておくことにより、大気中に排出された拡散物質の拡散状況を短時間で演算することができるようにしたものである。 The present invention relates to a diffusion state prediction method and a diffusion state prediction system for a diffusion material, and calculates a diffusion state of a diffusion material discharged into the atmosphere in a short time by preparing an airflow field database and a diffusion field database in advance. It is something that can be done.
放射性物質を扱う施設から、事故により放射性物質が外部(大気中)に排出された場合には、放射性物質の拡散範囲や各地点での放射性物質の濃度を予測し、放射性物質による危険を受ける恐れがある地域を予測する拡散状況予測方法が開発されつつある。 When radioactive materials are discharged to the outside (in the atmosphere) from facilities that handle radioactive materials, the diffusion range of radioactive materials and the concentration of radioactive materials at each point are predicted, and there is a risk of danger from radioactive materials Diffusion situation prediction methods are being developed to predict certain areas.
この拡散状況予測方法は、放射性物質の拡散状況を予測する場合のみならず、例えば工場の煙突から排出されたガス体(煙)が大気中を拡散した場合において、各地点におけるガス体濃度を計算する場合や、環境アセスメントの解析における、拡散物質の拡散状況を解析する場合にも適用することができる。 This diffusion status prediction method not only predicts the diffusion status of radioactive materials, but also calculates the gas concentration at each point when the gas (smoke) discharged from the factory chimney diffuses into the atmosphere. It can also be applied to the analysis of the diffusion status of diffusing substances in the analysis of environmental assessment.
大気中に排出された拡散物質の拡散状況を、演算により予測するには、気流場データを求め、次にこの気流場データを基に拡散場データを求めている。 In order to predict the diffusion state of the diffused substance discharged into the atmosphere by calculation, airflow field data is obtained, and then diffusion field data is obtained based on the airflow field data.
原発事故等の緊急時対応システムにおいては、拡散源(原子力発電所等)を中心とした数Km四方における有害ガスの拡散を予測・評価する必要がある。現状のシステムでは、広域気象データを利用して、数値シミュレーションモデルにより数値流体解析(CFD:Computational Fluid Dynamics)を用いて、定常時の気流場データ及び/または非定常時の気流場データを演算し、その後(または同時)に、CFDを用いて、定常時気流場データから定常時拡散データを演算したり、非定常時気流場データから非定常時拡散データを演算したりしている。 In emergency response systems such as nuclear accidents, it is necessary to predict and evaluate the diffusion of harmful gases in a few kilometers square centered on diffusion sources (nuclear power plants, etc.). The current system uses wide-area meteorological data to calculate steady-state airflow field data and / or unsteady airflow field data using computational fluid dynamics (CFD) using a numerical simulation model. Thereafter (or simultaneously), the CFD is used to calculate steady-state diffusion data from the steady-state airflow field data, or non-stationary diffusion data from the unsteady-state airflow field data.
なおCFDとは、計算領域を格子状に分割して、各格子点の変数(風速、温度等)について、変数の微分方程式を時間積分することにより気流場データあるいは拡散場データを解析する演算手法である。 Note that CFD is a calculation method for analyzing airflow field data or diffusion field data by dividing a calculation region into a grid pattern and time-integrating the differential equations of variables for variables (wind speed, temperature, etc.) at each grid point. It is.
現状の気体状況予測演算(気流場データを求める演算)では、気象GPV(Grid Point Value)データやAMEDAS等の気象観測データを基にして、大気現象を解析する偏微分方程式をCFD演算することにより、事象発生(例えば放射性物質の外部排出)時点から所定時間先の時点まで、一定時間刻み毎の時点における、多数の評価地点(格子点位置)の風向・風速を演算により求める、つまり、一定時間刻み毎の気流場データを求める。 In the current gas situation prediction calculation (calculation for obtaining airflow field data), CFD calculation is performed on partial differential equations for analyzing atmospheric phenomena based on meteorological observation data such as weather GPV (Grid Point Value) data and AMEDAS. From the time of the event occurrence (for example, the release of radioactive material) to the time ahead of the specified time, obtain the wind direction and wind speed at a number of evaluation points (grid point positions) at certain time intervals by calculation, that is, for a certain time Find airflow field data for each step.
また、現状の拡散状況予測演算(拡散場データを求める演算)では、放出された拡散物質の濃度や性状ならびに前記気流場データを、拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより、各時間刻み毎の各格子点位置における拡散物質の濃度(拡散場データ)を求める。 Further, in the current diffusion state prediction calculation (calculation for obtaining diffusion field data), the concentration and properties of the released diffusion substance and the airflow field data are substituted into the diffusion equation for calculating the diffusion state of the diffusion substance (particle). Thus, the concentration of diffusion material (diffusion field data) at each lattice point position for each time step is obtained.
なお、「拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式」としては各種のものが開発されているが、その一例としては、コロラド州立大学と米国ATMET社で開発されたHYPACT(Hybrid Particle Concentration Transport Model )コードなどがある。 Various types of “diffusion equations for calculating the diffusion state of diffusive substances (particles)” have been developed. One example is HYPACT (Hybrid Particle Concentration) developed by Colorado State University and US ATMET. Transport Model) code.
従来では気流場データや拡散場データを演算するのにCFDを用いて演算をしているため、演算に膨大な時間を要していた。特に、気流場データの演算には長時間を要していた。 Conventionally, since calculation is performed using CFD to calculate airflow field data and diffusion field data, a huge amount of time is required for the calculation. In particular, calculation of airflow field data takes a long time.
本発明は、上記従来技術に鑑み、短時間で拡散場データ(拡散物質の拡散状況を示すデータ)を求めることができる、拡散物質の拡散状況予測方法及び拡散状況予測システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a diffusion state prediction method and a diffusion state prediction system for a diffusion substance that can obtain diffusion field data (data indicating the diffusion state of a diffusion substance) in a short time in view of the above-described conventional technology. And
上記課題を解決する本発明の拡散状況予測方法の構成は、
拡散物質を大気中に排出する拡散源が存在する対象地点における、風向と大気安定度が異なる複数の気流場データからなる気流場データベースを予め求めておき、
対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている気流場データを、前記気流場データベースから取り出し、
取り出した気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の拡散場データを求めることを特徴とする。
The configuration of the diffusion status prediction method of the present invention that solves the above problems is as follows.
In advance, an airflow field database consisting of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances into the atmosphere exists,
The wind direction and atmospheric stability are obtained based on the weather data of the target date and time, and the airflow field data having the wind direction and atmospheric stability similar to the wind direction and atmospheric stability of the weather data of the target date and time are extracted from the airflow field database. ,
It is characterized in that diffusion field data of a diffusing material is obtained by substituting the extracted airflow field data into a diffusion equation for calculating a diffusion state of the diffusing material.
また本発明の拡散状況予測システムの構成は、
拡散物質を大気中に排出する拡散源が存在する対象地点における、風向と大気安定度が異なる複数の気流場データからなる気流場データベースが記憶されている記憶部と、
対象日時の気象データを入力する気象データ入力部と、
前記気象データ入力部から入力された対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている気流場データを、前記記憶部に記憶した気流場データベースから取り出す気流場データ演算部と、
気流場データ演算部により取り出した気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の拡散場データを求める拡散場データ演算部とを有することを特徴とする。
The configuration of the diffusion status prediction system of the present invention is as follows.
A storage unit storing an airflow field database composed of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances to the atmosphere exists;
A weather data input unit for inputting the weather data of the target date and time,
The wind direction and atmospheric stability are obtained based on the weather data of the target date and time input from the weather data input unit, and the wind direction and atmospheric stability are similar to the wind direction and atmospheric stability of the weather data of the target date and time. An airflow field data calculating unit for extracting data from an airflow field database stored in the storage unit;
A diffusion field data calculation unit that obtains diffusion field data of a diffusing material by substituting the airflow field data extracted by the airflow field data calculation unit into a diffusion equation that calculates a diffusion state of the diffusing material.
また本発明の拡散状況予測方法の構成は、
拡散物質を大気中に排出する拡散源が存在する対象地点における、風向と大気安定度が異なる複数の気流場データからなる気流場データベースを予め求め、この気流場データベースの各気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより、風向と大気安定度が異なる複数の拡散場データからなる拡散場データベースを予め求めておき、
対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている拡散場データを前記拡散場データベースから取り出すことを特徴とする。
The configuration of the diffusion status prediction method of the present invention is as follows.
An airflow field database consisting of multiple airflow field data with different wind directions and atmospheric stability at the target point where a diffusion source that emits diffused substances into the atmosphere exists is obtained in advance, and each airflow field data in this airflow field database is diffused. By substituting in the diffusion equation for calculating the diffusion state of the substance, a diffusion field database consisting of a plurality of diffusion field data with different wind directions and atmospheric stability is obtained in advance.
Obtain the wind direction and atmospheric stability based on the meteorological data of the target date and time, and extract from the diffusion field database the diffusion field data that has a wind direction and atmospheric stability similar to the wind direction and atmospheric stability of the meteorological data of the target date and time. It is characterized by.
また本発明の拡散状況予測システムの構成は、
拡散物質を大気中に排出する拡散源が存在する対象地点における、風向と大気安定度が異なる複数の拡散場データからなる拡散場データベースが記憶されている記憶部と、
対象日時の気象データを入力する気象データ入力部と、
前記気象データ入力部から入力された対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている拡散場データを、前記記憶部に記憶した拡散場データベースから取り出す拡散場データ演算部とを有することを特徴とする。
The configuration of the diffusion status prediction system of the present invention is as follows.
A storage unit storing a diffusion field database composed of a plurality of diffusion field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances to the atmosphere exists;
A weather data input unit for inputting the weather data of the target date and time,
A diffusion field having a wind direction and atmospheric stability similar to the wind direction and atmospheric stability of the weather data of the target date and time is obtained based on the weather data of the target date and time input from the weather data input unit. And a diffusion field data calculation unit that extracts data from a diffusion field database stored in the storage unit.
また本発明の拡散状況予測方法の構成は、
拡散物質を大気中に排出する拡散源が存在する対象地点における、風向と大気安定度が異なる複数の気流場データからなる気流場データベースを予め求めておき、
対象日時における複数の時点の気象データを基に各気象データの風向と大気安定度を求め、対象日時における複数の時点の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている複数の気流場データを、前記気流場データベースから取り出し、
取り出した複数の気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の複数の拡散場データを時系列的に求めることを特徴とする。
The configuration of the diffusion status prediction method of the present invention is as follows.
In advance, an airflow field database consisting of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances into the atmosphere exists,
The wind direction and atmospheric stability of each meteorological data are obtained based on the meteorological data at multiple points in time at the target date and time, and the wind direction and atmospheric stability are similar to the wind direction and atmospheric stability at multiple points in time at the target date and time. A plurality of airflow field data being extracted from the airflow field database,
By substituting the extracted plurality of airflow field data into a diffusion equation for calculating the diffusion state of the diffusing material, the plurality of diffusion field data of the diffusing material is obtained in time series.
また本発明の拡散状況予測システムの構成は、
拡散物質を大気中に排出する拡散源が存在する対象地点における、風向と大気安定度が異なる複数の気流場データからなる気流場データベースが記憶されている記憶部と、
対象日時における複数の時点の気象データを入力する気象データ入力部と、
前記気象データ入力部から入力された対象日時の複数の時点の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている複数の気流場データを、前記記憶部に記憶した気流場データベースから取り出す気流場データ演算部と、
気流場データ演算部により取り出した気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の拡散場データを時系列的に求める拡散場データ演算部とを有することを特徴とする。
The configuration of the diffusion status prediction system of the present invention is as follows.
A storage unit storing an airflow field database composed of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances to the atmosphere exists;
A weather data input unit for inputting weather data at multiple points in time and
The wind direction and the atmospheric stability are obtained based on the meteorological data at a plurality of times of the target date and time input from the weather data input unit, and the wind direction and the atmospheric stability are similar to the wind direction and the atmospheric stability of the meteorological data of the target date and time. A plurality of airflow field data that are extracted from an airflow field database stored in the storage unit,
A diffusion field data calculation unit that obtains diffusion field data of a diffusion material in time series by substituting the airflow field data extracted by the airflow field data calculation unit into a diffusion equation for calculating a diffusion state of the diffusion material. Features.
本発明では、気流場データベースを予め用意しておくことにより、気流場データの演算が不要になり、短時間で排出物質の拡散状況を予測することができる。
また本発明では、拡散場データベースを予め用意しておくことにより、気流場データの演算ならびに拡散場データの演算が不要になり、短時間で排出物質の拡散状況を予測することができる。
更に本発明では、予め用意していた気流場データベースから非定常の気流場データを求め、この非定常の気流場データを基に非定常の拡散場データを求めることができ、短時間で経時的な拡散状況の予測ができる。
In the present invention, by preparing an airflow field database in advance, calculation of airflow field data becomes unnecessary, and the diffusion state of exhaust substances can be predicted in a short time.
Further, in the present invention, by preparing a diffusion field database in advance, calculation of airflow field data and calculation of diffusion field data become unnecessary, and it is possible to predict the diffusion state of exhaust substances in a short time.
Furthermore, in the present invention, unsteady airflow field data can be obtained from an airflow field database prepared in advance, and unsteady diffusion field data can be obtained based on the unsteady airflow field data. Can predict the diffusion situation.
本発明では、拡散源が存在する対象地点における気流場データベースを予め用意しておく。そして、対象地点の拡散源から大気中に拡散物質が排出されたときには、拡散物質排出時における気象条件に類似した気流場データを気流場データベースから取り出す。この気流場データを用いて、拡散状況をCFDを用いて演算することにより、排出物質の拡散状況を迅速・短時間で予測することができる。 In the present invention, an airflow field database at a target point where a diffusion source exists is prepared in advance. When the diffusing material is discharged into the atmosphere from the diffusion source at the target point, airflow field data similar to the weather conditions at the time of discharging the diffusing material is extracted from the airflow field database. By using this airflow field data and calculating the diffusion state using the CFD, the diffusion state of the discharged substance can be predicted quickly and in a short time.
また本発明では、拡散源が存在する対象地点における気流場データベースを予め用意し、更に、この気流場データベースを基に各気象条件毎の拡散場データベースを予め用意しておく。そして、対象地点の拡散源から大気中に拡散物質が排出されたときには、拡散物質排出時における気象条件に類似した気象条件となっている拡散場データを拡散場データベースから取り出す。この拡散場データは、排出物質の拡散状況を示すものであるため、排出物質の拡散状況を迅速・短時間で予測することができる。 Moreover, in this invention, the airflow field database in the target point where a diffusion source exists is prepared beforehand, and also the diffusion field database for each weather condition is prepared beforehand based on this airflow field database. When the diffusing material is discharged into the atmosphere from the diffusion source at the target point, the diffusion field data having a weather condition similar to the weather condition at the time of diffusing material discharge is taken out from the diffusion field database. Since this diffusion field data indicates the diffusion state of the emission material, the diffusion state of the emission material can be predicted quickly and in a short time.
<気流場データベースの第1の構築方法>
広域気象データから、対象地点における風速・温度・気圧・湿度等の鉛直分布を、風向(16方位)別・大気安定度別に抽出する(図1(a)参照)。
即ち、広域気象データの領域(1格子の間隔(スケール)が数10km〜数100km)から、内挿補間演算等を用いたネスティング手法により、狭域数値モデルの領域(数kmのスケール:メソスケール(methoscale))を取り出し、対象地点(例えば原子力発電所の位置)における、風速・温度・気圧・湿度等の鉛直分布(図1(b)参照)を、風向(16方位)別・大気安定度別に抽出する。
なお、図1(b)において、Uは風速、Tは温度、Pは気圧、RHは相対湿度、Zは鉛直方向距離である。
<First construction method of airflow field database>
From the wide-area meteorological data, the vertical distribution of wind speed, temperature, atmospheric pressure, humidity, etc. at the target point is extracted by wind direction (16 directions) and by atmospheric stability (see FIG. 1A).
That is, from a region of wide-area meteorological data (interval (scale) of one grid is several tens to several hundreds km), a region of a narrow numerical model (scale of several kilometers: mesoscale is obtained by a nesting method using interpolation or the like. (Methoscale)), and the vertical distribution (see Fig. 1 (b)) of wind speed, temperature, atmospheric pressure, humidity, etc. at the target point (for example, the position of the nuclear power plant), by wind direction (16 directions), and atmospheric stability Extract separately.
In FIG. 1B, U is the wind speed, T is the temperature, P is the atmospheric pressure, RH is the relative humidity, and Z is the vertical distance.
上述した広域気象データとしては、例えば、気象庁から配信されている気象予報データであるGPV(Grid Point Value)を用いる。このGPVでは、日本全国を格子状に分割したときの格子点上の各要素(風速、気温、湿度等)の値が示される。
また、安定度としては、パスキルの大気安定度分類に基づいて決定する。パスキルの大気安定度分類では、安定度を、昼間は風速と日射量から決め、夜間は風速と雲量とから決めており、不安定(A)から安定(G)までの7段階に分類している。
For example, GPV (Grid Point Value), which is weather forecast data distributed from the Japan Meteorological Agency, is used as the above-mentioned wide-area weather data. In this GPV, values of elements (wind speed, temperature, humidity, etc.) on grid points when the whole of Japan is divided into grids are shown.
Further, the stability is determined based on the atmospheric stability classification of Pathil. In Paskir's atmospheric stability classification, the stability is determined from the wind speed and the amount of solar radiation in the daytime, and from the wind speed and the cloudiness at night, and is classified into seven stages from unstable (A) to stable (G). Yes.
次に、風向(16方位)別・大気安定度別に抽出した、風速・温度・気圧・湿度等の鉛直分布(図1(b)参照)のデータを、メソスケール気象モデルの初期条件及び一様境界条件として取り込んで、CFDによる手法で気流計算を実施して、三次元の複数の気流場データからなる、気流場データベースを構築する(図1(c)、図2参照)。 Next, the data of vertical distribution (see Fig. 1 (b)) such as wind speed, temperature, atmospheric pressure, humidity, etc., extracted by wind direction (16 directions) and atmospheric stability, are used to determine the initial conditions and uniformity of the mesoscale weather model. Incorporating as boundary conditions, airflow calculation is performed by the CFD method, and an airflow field database composed of a plurality of three-dimensional airflow field data is constructed (see FIGS. 1C and 2).
メソスケール気象モデルとしては、RAMS(Regional Atmospheric Modeling System:米国のコロラド州立大学で開発された気象解析モデル)や、MM5(米国大気科学研究センター(NCAR)とペンシルベニア州立大学の共同開発による気象解析モデル)を用いる。 Mesoscale meteorological models include RAMS (Regional Atmospheric Modeling System: meteorological analysis model developed at Colorado State University, USA) and MM5 (National Center for Atmospheric Science (NCAR) and Pennsylvania State University). ) Is used.
図2は、構築した気流場データベースDB1を示す。この気流場データベースDB1は、安定度(A〜G)と風向(風向1〜16)が異なる、112通り(7×16通り)の気流場データ(d−A1、〜d−G16)からなる。各気流場データ(例えばd−A1)は、特定の風向で特定の安定度(例えば、風向が1で安定度がA)における、風向、風速、温度、気圧、湿度をデータ要素とするデータである。
FIG. 2 shows the constructed airflow field database DB1. The airflow field database DB1 includes 112 (7 × 16) airflow field data (d-A1, to d-G16) having different stability (A to G) and wind directions (
<気流場データベースの第2の構築方法>
気流場データベースの第2の構築方法では、拡散源が位置する対象地点の現地気象観測データを基に、図1(b)に示すのと同様な、対象地点(例えば原子力発電所の位置)における、風速・温度・気圧・湿度等の鉛直分布(図1(b)参照)を、風向(16方位)別・大気安定度別に求める。
<Second construction method of airflow field database>
In the second construction method of the airflow field database, based on the local meteorological observation data of the target point where the diffusion source is located, the same target point (for example, the position of the nuclear power plant) as shown in FIG. The vertical distribution of wind speed, temperature, atmospheric pressure, humidity, etc. (see FIG. 1B) is obtained for each wind direction (16 directions) and for atmospheric stability.
次に、風向(16方位)別・大気安定度別に求めた、風速・温度・気圧・湿度等の鉛直分布(図1(b)参照)のデータを、メソスケール気象モデルの初期条件及び一様境界条件として取り込んで、CFDによる手法で気流計算を実施して、三次元の複数の気流場データからなる、気流場データベースを構築する(図1(c)、図2参照)。以下の説明では、このようにして求めた気流場データベースを、符号「DB2」で示す。 Next, data on vertical distributions (see Fig. 1 (b)) such as wind speed, temperature, atmospheric pressure, and humidity obtained by wind direction (16 azimuths) and atmospheric stability were used to determine the initial conditions and uniformity of the mesoscale meteorological model. Incorporating as boundary conditions, airflow calculation is performed by the CFD method, and an airflow field database composed of a plurality of three-dimensional airflow field data is constructed (see FIGS. 1C and 2). In the following description, the airflow field database obtained in this way is indicated by a symbol “DB2”.
<気流場データベースを用いて定常時気流場データを求め、CFDにより拡散計算を行う手法>
本発明の実施例3を、演算手順を示す図3、及び、演算ブロック図である図4を参照して説明する。
<Method to obtain steady-state airflow field data using airflow field database and perform diffusion calculation by CFD>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 showing a calculation procedure and FIG. 4 which is a calculation block diagram.
記憶部10には、予め求めた気流場データベースDB1が記憶されている。この気流場データベースDB1は、上述した実施例1の手法により求めたものであり、具体的には、図2に示すように、安定度と風向が異なる112通りの気流場データ(d−A1〜d−G16)から構成されている。
The
気流場データ演算部11には、気象データ入力部12から対象日時の気象データαが入力される。対象日時とは、拡散源(例えば原子力発電所)から拡散物質(例えば放射性物質)が大気に排出された日時をいう。また、気象データαは、16方位の風向、風速、温度、気圧、湿度をデータ要素として有している。
Meteorological data α of the target date and time is input from the weather
気流場データ演算部11は、次のような演算を順に行う。
(1)まず、入力された気象データαの各データ要素から、この気象データαの大気安定度を演算する。
The airflow field
(1) First, the atmospheric stability of the meteorological data α is calculated from each data element of the input meteorological data α.
(2−1)次に、記憶部10に記憶した、安定度と風向が異なる気流場データベースDB1の中から、気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている気流場データを抽出する。ここでは、抽出した気流場データを、符号「d」で示す。そして、この抽出した気流場データを気流場データdtとして、拡散場データ演算部13に送る。
(2−2)なお、気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている気流場データがない場合には、気象データαの「風向と大気安定度」になるべく近い「風向と大気安定度」となっている複数の気流場データを抽出する。そして、抽出した複数の気流場データを、内挿補間演算をして、気象データαの「風向と大気安定度」と同じ「風向と大気安定度」となっている新たな気流場データを演算して求め、この新たな気流場データを気流場データdtとして、拡散場データ演算部13に送る。
(2-1) Next, “wind direction and atmospheric stability” which is very close to “wind direction and atmospheric stability” of the weather data α from the airflow field database DB1 stored in the
(2-2) If there is no airflow field data with “wind direction and atmospheric stability” that is very close to “wind direction and atmospheric stability” of weather data α, “wind direction and atmospheric stability” of weather data α A plurality of airflow field data having “wind direction and atmospheric stability” as close as possible to “degree” are extracted. Then, by interpolating the extracted airflow field data, new airflow field data that has the same “wind direction and atmospheric stability” as the “wind direction and atmospheric stability” of the weather data α is calculated. The new airflow field data is sent to the diffusion field
拡散場データ演算部13は、気流場データdtを、拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより、拡散場データを求める。この拡散場データは、拡散物質の拡散状況(拡散領域,拡散濃度)を示すものであり、この拡散場データから拡散状況の予測ができる。
The diffusion field
なお、「拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式」としては各種のものが開発されているが、例えば、コロラド州立大学と米国ATMET社で開発されたHYPACT(Hybrid Particle Concentration Transport Model )コードなどを用いる。 Various types of “diffusion equations for calculating the diffusion state of the diffusive material (particle)” have been developed. For example, HYPACT (Hybrid Particle Concentration Transport Model) developed by Colorado State University and US ATMET. Use a code.
本実施例では、気流場データdtを求める際に、CFD演算をすることなく、予め用意していた気流場データベースDB1の中から、対象日時の気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている気流場データを抽出するだけであるため、短時間で気流場データdtを求めることができ、ひいては、短時間で拡散場データを求めることができる。 In the present embodiment, when obtaining the airflow field data dt, the “wind direction and atmospheric stability” of the meteorological data α of the target date and time is extremely determined from the airflow field database DB1 prepared in advance without performing CFD calculation. Since only the airflow field data having the similar “wind direction and atmospheric stability” is extracted, the airflow field data dt can be obtained in a short time, and consequently, the diffusion field data can be obtained in a short time.
<実施例3の変形例>
上述した実施例3では、記憶部10に記憶した気流場データベースとして、実施例1の手法により求めた気流場データベースDB1を用いたが、実施例2の手法により求めた気流場データベースDB2を用いるようにしてもよい。
<Modification of Example 3>
In the third embodiment described above, the airflow field database DB1 obtained by the method of the first embodiment is used as the airflow field database stored in the
<拡散場データベースを用いて、拡散状況を予測する手法>
本発明の実施例4を、拡散場データベースDBKを示す図5、演算手順を示す図6、及び、演算ブロック図である図7を参照して説明する。この実施例4では、排出源の位置が固定で、この排出源から排出される排出物質の強度が固定であることを前提としている。例えば、原子力発電所から拡散物質(放射性物質)が大漏洩したときを想定して構築した予測システムである。
<Method of predicting diffusion situation using diffusion field database>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 showing a diffusion field database DBK, FIG. 6 showing a calculation procedure, and FIG. 7 which is a calculation block diagram. In the fourth embodiment, it is assumed that the position of the emission source is fixed and the intensity of the emission material discharged from the emission source is fixed. For example, it is a prediction system constructed assuming that a diffused material (radioactive material) leaks from a nuclear power plant.
実施例4では、まず、図2に示すような気流場データベースD1(または実施例2の手法により求めた気流場データベースD2)を構築する。なお、以降では気流場データベースD1,D2のどちらを用いても同様な動作演算状態となるので、気流データベースD1を用いて説明する。 In Example 4, first, an airflow field database D1 (or an airflow field database D2 obtained by the method of Example 2) as shown in FIG. 2 is constructed. In addition, since it will be in the same operation | movement calculation state even if it uses any of airflow field database D1, D2 below, it demonstrates using airflow database D1.
更に、排出源位置が固定で且つ排出源強度が固定として、気流場データベースD1に含まれている、安定度と風向が異なる112通りの気流場データ(d−A1〜d−G16)を、それぞれ、拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより、安定度と風向が異なる112通りの拡散場データ(dK−A1〜dK−G16)を求める。このように、安定度と風向が異なる112通りの拡散場データ(dK−A1〜dK−G16)が集合したものが、図5に示す拡散場データベースDBKである。 Furthermore, 112 kinds of airflow field data (d-A1 to d-G16) included in the airflow field database D1 and having different stability and wind direction with the discharge source position fixed and the discharge source intensity fixed, The 112 diffusion field data (dK-A1 to dK-G16) having different stability and wind direction are obtained by substituting into the diffusion equation for calculating the diffusion state of the diffusion substance (particle). Thus, the diffusion field database DBK shown in FIG. 5 is a collection of 112 diffusion field data (dK-A1 to dK-G16) having different stability and wind direction.
記憶部20には、上述したようにして求めた拡散場データベースDBKが記憶されている。
The
拡散場データ演算部21には、気象データ入力部22から対象日時の気象データαが入力される。対象日時とは、拡散源(例えば原子力発電所)から拡散物質(例えば放射性物質)が大気に排出された日時をいう。また、気象データαは、16方位の風向、風速、温度、気圧、湿度をデータ要素として有している。
The weather data α of the target date and time is input from the weather
拡散場データ演算部21は、次のような演算を順に行う。
(1)まず、入力された気象データαの各データ要素から、この気象データαの大気安定度を演算する。
The diffusion field
(1) First, the atmospheric stability of the meteorological data α is calculated from each data element of the input meteorological data α.
(2−1)次に、記憶部20に記憶した、安定度と風向が異なる拡散場データベースDBKの中から、気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている拡散場データを抽出する。ここでは、抽出した拡散場データを、符号「dKt」で示す。そして、この抽出した拡散場データを拡散場データdKtとして出力する。
(2−2)なお、気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている拡散場データがない場合には、気象データαの「風向と大気安定度」になるべく近い「風向と大気安定度」となっている複数の拡散場データを抽出する。そして、抽出した複数の拡散場データを、内挿補間演算をして、気象データαの「風向と大気安定度」と同じ「風向と大気安定度」となっている新たな拡散場データを演算して求め、この新たな拡散場データを拡散場データdKtとして出力する。
(2-1) Next, “wind direction and atmospheric stability” that is very close to “wind direction and atmospheric stability” of the weather data α from the diffusion field database DBK stored in the
(2-2) If there is no diffusion field data with “wind direction and atmospheric stability” that is very close to “wind direction and atmospheric stability” of weather data α, “wind direction and atmospheric stability” of weather data α A plurality of diffusion field data having “wind direction and atmospheric stability” as close as possible to “degree” are extracted. Then, by interpolating the extracted multiple diffusion field data, new diffusion field data with the same “wind direction and atmospheric stability” as the “wind direction and atmospheric stability” of the weather data α is calculated. This new diffusion field data is output as diffusion field data dKt.
拡散場データ演算部21から出力された拡散場データdKtは、拡散物質の拡散状況(拡散領域,拡散濃度)を示すものであり、この拡散場データから拡散状況の予測ができる。
The diffusion field data dKt output from the diffusion field
本実施例では、拡散場データdKtを求める際に、CFD演算をすることなく、予め用意していた拡散場データベースDBKの中から、対象日時の気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている拡散場データを抽出するだけであるため、短時間で拡散場データdKt、つまり拡散状況を求めることができる。 In the present embodiment, when the diffusion field data dKt is obtained, the “wind direction and atmospheric stability” of the meteorological data α of the target date and time is determined from the diffusion field database DBK prepared in advance without performing the CFD calculation. Since it is only necessary to extract the diffusion field data having a similar “wind direction and atmospheric stability”, the diffusion field data dKt, that is, the diffusion state can be obtained in a short time.
<気流場データベースを用いて非定常時気流場データを求め、CFDにより拡散計算を行う手法>
本発明の実施例5を、演算手順を示す図8、時間軸とデータとの関係を示す図9及び、演算ブロック図である図10を参照して説明する。
<Method to obtain non-steady airflow field data using airflow field database and perform diffusion calculation by CFD>
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8 showing a calculation procedure, FIG. 9 showing a relationship between a time axis and data, and FIG. 10 which is a calculation block diagram.
記憶部30には、予め求めた気流場データベースDB1が記憶されている。この気流場データベースDB1は、上述した実施例1の手法により求めたものであり、具体的には、図2に示すように、安定度と風向が異なる112通りの気流場データ(d−A1〜d−G16)から構成されている。
The
気流場データ演算部31には、気象データ入力部32から対象日における複数の時点T1,T2,T3,T4,T5,T6・・・の気象データα1,α2,α3,α4,α5,α6・・・が入力される(図9(a)参照)。例えば、α1は午後12時00分の気象データ、α2は午後12時10分の気象データ、α3は午後12時20分の気象データ、α4は午後12時30分の気象データ、α5は午後12時40分の気象データ、α6は午後12時50分の気象データである。
また、対象日とは、拡散源(例えば原子力発電所)から拡散物質(例えば放射性物質)が大気に排出された日をいう。また、気象データはα1,α2,α3,α4,α5,α6・・・は、16方位の風向、風速、温度、気圧、湿度をデータ要素として有している。
The airflow field
In addition, the target day is a day when a diffusion material (for example, a radioactive material) is discharged into the atmosphere from a diffusion source (for example, a nuclear power plant). In addition, the meteorological data α1, α2, α3, α4, α5, α6... Has 16 directions of wind direction, wind speed, temperature, pressure, and humidity as data elements.
気流場データ演算部31は、次のような演算を順に行う。
(1)まず、入力された気象データα1の各データ要素から、この気象データα1の大気安定度を演算する。
The airflow field
(1) First, the atmospheric stability of the meteorological data α1 is calculated from each data element of the input meteorological data α1.
(2−1)次に、記憶部30に記憶した、安定度と風向が異なる気流場データベースDB1の中から、気象データα1の「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている気流場データを抽出する。ここでは、抽出した気流場データを、符号「d1」で示す。そして、この抽出した気流場データを気流場データdt1として、拡散場データ演算部33に送る。
(2−2)なお、気象データα1の「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている気流場データがない場合には、気象データα1の「風向と大気安定度」になるべく近い「風向と大気安定度」となっている複数の気流場データを抽出する。そして、抽出した複数の気流場データを、内挿補間演算をして、気象データα1の「風向と大気安定度」と同じ「風向と大気安定度」となっている新たな気流場データを演算して求め、この新たな気流場データを気流場データdt1として、拡散場データ演算部33に送る。
(2-1) Next, “wind direction and atmospheric stability” that is very close to “wind direction and atmospheric stability” of the weather data α1 from the airflow field database DB1 stored in the
(2-2) If there is no airflow field data with “wind direction and atmospheric stability” that is very close to “wind direction and atmospheric stability” of weather data α1, “wind direction and atmospheric stability” of weather data α1 A plurality of airflow field data having “wind direction and atmospheric stability” as close as possible to “degree” are extracted. Then, by interpolating the extracted airflow field data, new airflow field data that has the same “wind direction and atmospheric stability” as the “wind direction and atmospheric stability” of the weather data α1 is calculated. The new airflow field data is sent to the diffusion field
気流場データ演算部31は、上述した気象データα1から気流場データdt1を求めたと同様な演算を用いて、気象データα2,α3,α4,α5,α6・・・から気流場データdt2,dt3,dt4,dt5,dt6・・・をそれぞれ演算して求める。
The airflow field
更に気流場データ演算部31は、時点T1,T2,T3,T4,T5,T6・・・の各時点の間の期間における分割時点の気流場データを、内挿補間演算によりもとめる。
例えば、図9(b)に示すように、時点T1と時点T2との間の分割時点T11,T12,T13,T14,T15,T16,T17,T18,T19の気流場データdt11,dt12,dt13,dt14,dt15,dt16,dt17,dt18,dt19は、時点T1の気流場データdt1と時点T2の気流場データdt2とを内挿補間演算して求める。
Further, the airflow field
For example, as shown in FIG. 9B, the airflow field data dt11, dt12, dt13 of the divided time points T11, T12, T13, T14, T15, T16, T17, T18, T19 between the time point T1 and the time point T2, dt14, dt15, dt16, dt17, dt18, and dt19 are obtained by interpolating the airflow field data dt1 at time T1 and the airflow field data dt2 at time T2.
時点T2と時点T3との間の分割時点の気流場データ,時点T3と時点T4との間の分割時点の気流場データ等も、同様に内挿補間演算をすることにより求める。 The airflow field data at the time point divided between the time point T2 and the time point T3, the airflow field data at the time point divided between the time point T3 and the time point T4, and the like are similarly obtained by performing interpolation interpolation.
拡散場データ演算部33には、気流場データ演算部31から、各時点の気流場データdt(dt1,dt11,dt12,dt13,dt14,dt15,dt16,dt17,dt18,dt19、dt2・・・)が入力される。
拡散場データ演算部33は、複数の気流場データdtを時系列的にならべ、この複数の気流場データdtのうち時間的に早いものから順に、即ち、各時点(T1,T11,T12,T13,T14,T15,T16,T17,T18,T19,T2・・・)の気流場データdt1,dt11,dt12,dt13,dt14,dt15,dt16,dt17,dt18,dt19,dt2・・・を順に、拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより、各時点(T1,T11,T12,T13,T14,T15,T16,T17,T18,T19,T2・・・)の拡散場データを求める。
The diffusion field
The diffusion field
このようにして各時点(T1,T11,T12,T13,T14,T15,T16,T17,T18,T19,T2・・・)の拡散場データ、即ち、非定常の拡散場データが得られる。このような非定常の拡散場データは、拡散物質の経時的な拡散状況(拡散領域,拡散濃度)を示すものであり、この拡散場データから経時的な拡散状況の予測ができる。 In this way, diffusion field data at each time point (T1, T11, T12, T13, T14, T15, T16, T17, T18, T19, T2,...), That is, non-stationary diffusion field data is obtained. Such non-stationary diffusion field data indicates the diffusion state (diffusion region, diffusion concentration) of the diffusion material with time, and the diffusion state with time can be predicted from this diffusion field data.
なお、「拡散物質(粒子)の拡散状態を演算する拡散方程式」としては各種のものが開発されているが、例えば、コロラド州立大学と米国ATMET社で開発されたHYPACT(Hybrid Particle Concentration Transport Model )コードなどを用いる。 Various types of “diffusion equations for calculating the diffusion state of the diffusive material (particle)” have been developed. For example, HYPACT (Hybrid Particle Concentration Transport Model) developed by Colorado State University and US ATMET. Use a code.
本実施例では、気流場データdtを求める際に、CFD演算をすることなく、予め用意していた気流場データベースDB1の中から、対象日時の気象データαの「風向と大気安定度」に極めて近い「風向と大気安定度」となっている気流場データを抽出するだけであるため、短時間で気流場データdtを求めることができ、ひいては、短時間で拡散場データを求めることができる。 In the present embodiment, when obtaining the airflow field data dt, the “wind direction and atmospheric stability” of the meteorological data α of the target date and time is extremely determined from the airflow field database DB1 prepared in advance without performing CFD calculation. Since only the airflow field data having the similar “wind direction and atmospheric stability” is extracted, the airflow field data dt can be obtained in a short time, and consequently, the diffusion field data can be obtained in a short time.
また本実施例では、非定常な(経時的な)拡散場データが得られるため、経時的な拡散状況の予測ができる。 Further, in this embodiment, non-stationary (time-dependent) diffusion field data can be obtained, so that the diffusion situation over time can be predicted.
<実施例5の変形例>
上述した実施例5では、記憶部30に記憶した気流場データベースとして、実施例1の手法により求めた気流場データベースDB1を用いたが、実施例2の手法により求めた気流場データベースDB2を用いるようにしてもよい。
<Modification of Example 5>
In the fifth embodiment described above, the airflow field database DB1 obtained by the method of the first embodiment is used as the airflow field database stored in the
本発明は、放射性物質の拡散状況の把握や、ガス体の拡散状況の把握や、環境アセスメントの解析などに利用可能である。 The present invention can be used for grasping a diffusion state of a radioactive substance, grasping a diffusion state of a gas body, and analyzing an environmental assessment.
10,20,30 記憶部
11,31 気流場データ演算部
12,22,32 気象データ入力部
13,21,33 拡散場データ演算部
10, 20, 30
Claims (6)
対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている気流場データを、前記気流場データベースから取り出し、
取り出した気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の拡散場データを求めることを特徴とする拡散物質の拡散状況予測方法。 In advance, an airflow field database consisting of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances into the atmosphere exists,
Wind direction and atmospheric stability are obtained based on the meteorological data of the target date and time, and airflow field data having wind direction and atmospheric stability similar to the wind direction and atmospheric stability of the meteorological data of the target date and time are extracted from the airflow field database. ,
A diffusion state prediction method for a diffusing material, wherein the extracted airflow field data is substituted into a diffusion equation for calculating a diffusion state of the diffusing material to obtain diffusion field data for the diffusing material.
対象日時の気象データを入力する気象データ入力部と、
前記気象データ入力部から入力された対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている気流場データを、前記記憶部に記憶した気流場データベースから取り出す気流場データ演算部と、
気流場データ演算部により取り出した気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の拡散場データを求める拡散場データ演算部とを有することを特徴とする拡散物質の拡散状況予測システム。 A storage unit storing an airflow field database composed of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances to the atmosphere exists;
A weather data input unit for inputting the weather data of the target date and time,
The wind direction and atmospheric stability are obtained based on the weather data of the target date and time input from the weather data input unit, and the wind direction and atmospheric stability are similar to the wind direction and atmospheric stability of the weather data of the target date and time. An airflow field data calculating unit for extracting data from an airflow field database stored in the storage unit;
A diffusion field data calculation unit for obtaining diffusion field data of a diffusion material by substituting the air flow field data extracted by the air flow field data calculation unit into a diffusion equation for calculating a diffusion state of the diffusion material Material diffusion status prediction system.
対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている拡散場データを前記拡散場データベースから取り出すことを特徴とする拡散物質の拡散状況予測方法。 An airflow field database consisting of multiple airflow field data with different wind directions and atmospheric stability at the target point where a diffusion source that emits diffused substances into the atmosphere exists is obtained in advance, and each airflow field data in this airflow field database is diffused. By substituting in the diffusion equation for calculating the diffusion state of the substance, a diffusion field database consisting of a plurality of diffusion field data with different wind directions and atmospheric stability is obtained in advance.
Obtain the wind direction and atmospheric stability based on the meteorological data of the target date and time, and extract from the diffusion field database the diffusion field data that has a wind direction and atmospheric stability similar to the wind direction and atmospheric stability of the meteorological data of the target date and time. A diffusion state prediction method for a diffusion material characterized by
対象日時の気象データを入力する気象データ入力部と、
前記気象データ入力部から入力された対象日時の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている拡散場データを、前記記憶部に記憶した拡散場データベースから取り出す拡散場データ演算部とを有することを特徴とする拡散物質の拡散状況予測システム。 A storage unit storing a diffusion field database composed of a plurality of diffusion field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances to the atmosphere exists;
A weather data input unit for inputting the weather data of the target date and time,
A diffusion field having a wind direction and atmospheric stability similar to the wind direction and atmospheric stability of the weather data of the target date and time is obtained based on the weather data of the target date and time input from the weather data input unit. A diffusion field prediction system for a diffusion material, comprising: a diffusion field data calculation unit that extracts data from a diffusion field database stored in the storage unit.
対象日時における複数の時点の気象データを基に各気象データの風向と大気安定度を求め、対象日時における複数の時点の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている複数の気流場データを、前記気流場データベースから取り出し、
取り出した複数の気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の複数の拡散場データを時系列的に求めることを特徴とする拡散物質の拡散状況予測方法。 In advance, an airflow field database consisting of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances into the atmosphere exists,
The wind direction and atmospheric stability of each meteorological data are obtained based on the meteorological data at multiple points in time at the target date and time, and the wind direction and atmospheric stability are similar to the wind direction and atmospheric stability at multiple points in time at the target date and time. A plurality of airflow field data being extracted from the airflow field database,
A method for predicting the diffusion state of a diffusing material, wherein a plurality of diffusion field data of the diffusing material is obtained in a time series by substituting the plurality of extracted airflow field data into a diffusion equation for calculating a diffusion state of the diffusing material. .
対象日時における複数の時点の気象データを入力する気象データ入力部と、
前記気象データ入力部から入力された対象日時の複数の時点の気象データを基に風向と大気安定度を求め、対象日時の気象データの風向と大気安定度に類似した風向と大気安定度となっている複数の気流場データを、前記記憶部に記憶した気流場データベースから取り出す気流場データ演算部と、
気流場データ演算部により取り出した気流場データを、拡散物質の拡散状態を演算する拡散方程式に代入することにより拡散物質の拡散場データを時系列的に求める拡散場データ演算部とを有することを特徴とする拡散物質の拡散状況予測システム。
A storage unit storing an airflow field database composed of a plurality of airflow field data having different wind directions and atmospheric stability at a target point where a diffusion source that discharges diffused substances to the atmosphere exists;
A weather data input unit for inputting weather data at multiple points in time and
The wind direction and the atmospheric stability are obtained based on the meteorological data at a plurality of times of the target date and time input from the weather data input unit, and the wind direction and the atmospheric stability are similar to the wind direction and the atmospheric stability of the meteorological data of the target date and time. A plurality of airflow field data, an airflow field data calculating unit for extracting from the airflow field database stored in the storage unit,
A diffusion field data calculation unit that obtains diffusion field data of a diffusion material in time series by substituting the airflow field data extracted by the airflow field data calculation unit into a diffusion equation for calculating a diffusion state of the diffusion material. A system for predicting diffusion status of characteristic diffusion materials.
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