环境辐射监测改

1、会计学1环境辐射监测改环境辐射监测改第1页/共110页第2页/共110页第3页/共110页第4页/共110页环境本底外照射来源离地面1米处的剂量率（10-2GyH-1）地层放射性物质40K238U系232TH系1.6(0.4-3.0)1.1(0.4-2.1)1.7(0.5-3.3)在空气中的222Rn8.7宇宙射线电离成份中子成份3.2410-2第5页/共110页第6页/共110页第7页/共110页剂量限值 应用职业人员公众 有效剂量20 mSva-1 连续5年内平均1 mSva-150 mSva-1在任一年年当量剂量眼睛 150mSv15mSv皮肤500mSv50mSv四肢 500mSv第8

2、页/共110页分类分类分级分级等级等级著名事件著名事件事故7特大切尔诺贝利事故，福岛事故6重大5具有场外风险三哩岛事故4场外无显著风险事件3严重2注意1异常偏差现象0无安全顾虑第9页/共110页切尔诺贝利核事故福岛核事故三里岛核事故第10页/共110页第11页/共110页第12页/共110页第13页/共110页第14页/共110页第15页/共110页第16页/共110页第17页/共110页第18页/共110页第19页/共110页第20页/共110页第21页/共110页n较大，为了达到一定的测量精确度，常常要求测量较长的时间，为此，对测量仪器的稳定性要求较高第22页/共110页AEYLLDV60

3、第23页/共110页AEYLLDV60第24页/共110页第25页/共110页第26页/共110页第27页/共110页第28页/共110页第29页/共110页-8-1-11 10 Gy10Gyhh第30页/共110页参数规格灵敏度不确定度计数频率气温-40400.10.3%1次/min相对湿度0100%1%5%1次/min风向0360度3度10%1次/min风速060m/s0，1m/s3%1次/min气压6001060hPa0.2hPa0.5hPa1次/min雨量04mm/min0.1mm/min3%1次/min第31页/共110页第32页/共110页1991 1994 年浙江省环保监测系统历

4、次故障情况第33页/共110页第34页/共110页第35页/共110页第36页/共110页第37页/共110页第38页/共110页事故初期的应急行动依赖于核应急决策支持系统，准确的说是核素在大气中扩散产生的剂量场 欧洲RODOS(Real-time Online DecisiOn Support) 日本WSPEEDI 美国ARAC 国内秦山大亚湾等核电站的评价系统第39页/共110页第40页/共110页第41页/共110页第42页/共110页第43页/共110页第44页/共110页第45页/共110页第46页/共110页第47页/共110页第48页/共110页第49页/共110页第50页/共1

5、10页第51页/共110页机组反应堆类型开始运转日期总装机容量1号机沸水反应堆1971年3月26日46.0万千瓦2号机沸水反应堆1974年7月18日78.4万千瓦3号机沸水反应堆1976年3月27日78.4万千瓦4号机沸水反应堆1978年10月12日78.4万千瓦5号机沸水反应堆1978年4月18日78.4万千瓦6号机沸水反应堆1979年10月24日110万千瓦第52页/共110页核电站周边检测到放射性剂量超标十公里内居民紧急避难释放原子炉内水蒸气冷却水温超过沸点，失去冷却能力通过水龙与冷却水管连接，输送冷却水1号机组发生氢气爆炸避难半径扩大到20公里注入海水进行冷却对被辐射污染市民进行清除辐

6、射作用，向市民发放碘片，请求美国和IAEA帮助解决核电站问题第53页/共110页2号机组发生氢气爆炸，产生核泄漏，周围剂量严重超标避难范围扩大到30公里，除50人留守，其他工作人员撤离4号机组爆炸，乏燃料厂房起火电站周围30公里为禁飞区，防核部队派抵福岛核电站4号机组再度起火向4号反应堆喷硼酸辐射量急升16日操作人员撤离第54页/共110页第55页/共110页第56页/共110页第57页/共110页第58页/共110页碘片，成年人100毫克，儿童婴幼儿减少。同时注意禁忌第59页/共110页第60页/共110页第61页/共110页第62页/共110页核电厂环境辐射防护规定 (GB6249)每座压

7、水堆核电厂气态放射性流出物年排放量一般应低于2.51015Bq；第63页/共110页放射性核素在大气中的扩散与迁移 1.湍流风场 2.气象条件 3.排放源参数 4.沉积作用 5.下垫面第64页/共110页影响污染物扩散的大气流场物理模型数值模拟计算区域大气分层结构特性烟囱：高75m冷却塔参数：高215m冷却塔烟囱第65页/共110页大气稳定度分类大气稳定度分类19611961年年PasquillPasquill根据气温的垂直分布提出利用地面气象观测资料估计大气稳定度根据气温的垂直分布提出利用地面气象观测资料估计大气稳定度的方法。他把稳定度分为强不稳定，不稳定，弱不稳定，中性，弱稳定，稳定的方法

8、。他把稳定度分为强不稳定，不稳定，弱不稳定，中性，弱稳定，稳定六类用六类用A,B,C,D,E,F,GA,B,C,D,E,F,G表示具体划分参见（表示具体划分参见（GB/T13201-91)GB/T13201-91)定义：定义：以大气的气温垂直以大气的气温垂直 加速度运动来判定。大气中某一高度的一团空气，如加速度运动来判定。大气中某一高度的一团空气，如受到某种外力的作用，产生向上或向下运动时，可以出现三种情况：受到某种外力的作用，产生向上或向下运动时，可以出现三种情况： 1 1稳定状态。移动后逐渐减速，并有返回原来高度的趋势。稳定状态。移动后逐渐减速，并有返回原来高度的趋势。 2 2不稳定状态。

9、移动后，加速向上向下运动。不稳定状态。移动后，加速向上向下运动。 3 3中性平衡状态。如将它推到某一高度后，既不加速，也不减速而停下来，中性平衡状态。如将它推到某一高度后，既不加速，也不减速而停下来，大气稳定度，对于形成云和降水有重要作用。有时也称大气垂直稳定度。大气稳定度，对于形成云和降水有重要作用。有时也称大气垂直稳定度。 第66页/共110页 1.有风时（u1.5m/s) 根据国标GB/T13201-911yT22zX ，? 依大气稳定度而定X为下风距离（风的方向上远离源项的距离）。T为时间2小风静风时根据国标GB/T13201-9111yX2zT第67页/共110页第68页/共110页

10、第69页/共110页假设条件排放物在y,z轴上的浓度分布为正态分布。风只在一个方向做稳定的水平运动，在x方向上平流输运远大于扩散作用，浓度分布不随时间改变，地面足够平坦 c-污染物浓度mg/m3S-源强mg/sh-烟云有效高度 u-为风速 222222( )()()( )expexpexp2( )( )2( )2( )2( )yzyzzx Qyzhzhruxxxxx 第70页/共110页适用于：在不稳定流动； 远场；复杂地形一个个离散的烟团第71页/共110页 在上式中： 为烟团中心坐标,烟团中心随风的运动而改变， 并且 x ,y ,z为空间任一点坐标，x方向即为风向000,zyxutx 0不

11、变00,zy拉格朗日模型可以分为输运和扩散两个过程第72页/共110页zyqzzqyyxpxpX为下风向距离第73页/共110页AD类：CDxuWDHoj3/13/2)()(44. 1DuWHoj3EF类：4/1)(4SFHmj3/16/1)(5 . 1uFSHmj22)2(DWFomFm动量通量参数；S稳定度参数，E类天气S取8.710-4，F类天气S取1.7510-3。第74页/共110页烟羽遇到山体的阻挡时会出现左烟羽遇到山体的阻挡时会出现左右绕流的现象。当一个原始小烟右绕流的现象。当一个原始小烟团扩展到与风场模型中的网格间团扩展到与风场模型中的网格间隙大小相当时，且它们涉及的几隙大小相

12、当时，且它们涉及的几个相邻网格的风向又不一致时，个相邻网格的风向又不一致时，即拟采用烟团分裂方案即拟采用烟团分裂方案第75页/共110页风速气溶胶速度分量沉降速度下降通量:F*122*uuVsBqmFuuVVQddddd第76页/共110页降雨强度冲刷系数:1IIs第77页/共110页第78页/共110页()( )( )( ),1,2,3,.jjjjx ttx tu tu tt j第79页/共110页随机游走粒子-烟团模型第80页/共110页),()(),(3llrrrr iiiKmAtCC为浓度，ri和mi为第i个粒子的空间位置和质量，K为核函数。l 为核函数或烟团的特征尺度，原则上由粒子的

13、空间分布密度决定。第81页/共110页优点优点缺点缺点高斯烟羽模型在稳定流动及平坦地形的情况下计算较准确不稳定流动和复杂地形不适用拉格朗日烟团模型不稳定流动及复杂地形可使用计算精度较小随机游走模型可反映真实风场，适合流场负责情况，精度高计算量大，需要大型计算机运算较长时间第82页/共110页第83页/共110页KincaidIndianapolisCopenhagenLillestrom实验观测值模型预测值定量统计分析定性图形分析对比对比评价模型的准确性、适用性揭示模型的错误和数据的坏点第84页/共110页pOCCBias)(5 . 0popoCCCCFB)lnlnexp(poCCMGpopo

14、CCCCNMSE2)(2)ln(lnexppoCCVGpoNippiooiCCCCr1)()(5 . 0popoCCCCFS100)(00NxxyyNFA第85页/共110页n第86页/共110页第87页/共110页2005年中美合作SF6扩散实验，在30km范围内设置了5条弧线，在秦山铁塔上进行SF6的释放，通过一小时的采样分析，确定各个采样点的浓度，采样频率为10分钟第88页/共110页释放日期释放时间释放时稳定度分类天气状况风向105.07.0712:20-13:2046.51111335.0CD晴1.29205.07.0716:20-17:2022.0971103.4DE晴0.61第8

15、9页/共110页C x yHeQu p xp xyp xHep xyqzqyqzqyzyz( , , ;)()()exp ()()0222222根据观测的核素浓度数据、气象数据和源项释放数据，可以用最小二乘法拟合得到合适于当时当地的一套扩散系数。第90页/共110页第91页/共110页源项未知源项未知风场误差风场误差观测误差观测误差模型误差模型误差核素大气扩散核素大气扩散结果具有较大误差结果具有较大误差实时调整预测结果实时调整预测结果数据同化数据同化在事故后果评价的研究过程中逐渐发现，数据同化研究是必不可少的，其能够实时得给出源源项信息项信息和各种误差信息各种误差信息。第92页/共110页93

16、/24源项情况未知是导致日本福岛核事故信息混乱的重要原因第93页/共110页核事故中能够掌握的有用数据：l电厂周边的剂量率连续监测l附近地区的剂量率监测l监测站的空气采样，对核素的能谱分析l事故的基本判断，释放到空气的初猜值l航拍剂量率场要估计的信息l核事故释放到环境中的放射性核素种类和数量l放射性核素的弥散情况初值敏感不确定性大第94页/共110页变分法原模式存在动力和物理上的不完善或数值离散化方面的缺陷或其他问题，长时间的模式积分产生的模式误差积累可能会使最终结果远离观测写出伴随模式必须对原模式进行切向线性化,会对强非线性问题有较大程度的歪曲最优估计方法目标为寻找全局最优点缺点是必须依赖于

17、经验，缺乏实用性难以考虑参数的不确定性，分析结果不稳定卡尔曼滤波顺序同化从观测场获取足够的信息随时序改善模式有适用于非线性系统的改进第95页/共110页卡尔曼滤波卡尔曼滤波无法处理非线性问题简化卡尔曼滤波简化卡尔曼滤波用一小部分参量去代表模式误差，减小模式预报误差协方差矩阵维数，是次优滤波扩展卡尔曼滤波（扩展卡尔曼滤波（EKF）适用于弱非线性问题集合卡尔曼滤波（集合卡尔曼滤波（EnKF）第96页/共110页11( )()()ttkkktGtq t集合卡尔曼滤波( )( )( )tkkkd tHtt四种要估计的参数： source release rate(RR), height(H), win

18、d speed(WS), wind direction(WD)(RR, h, WD, WS)利用监测数据更新模型状态1() ()affTfTAAP HHP HRDHAa得到最优估计结果: 第97页/共110页数值实验ParametersConditionsCompute fieldCompute field10km*10kmWind speedWind speed2m/sWind directionWind directionWA t o m s p h e r i c A t o m s p h e r i c stability classstability classD levelRelease rateRelease rate106Bg/sHeightHeight60mCoordinateCoordinate5000,5000Heat release rateHeat release rate2000Kj