一种核电厂食入应急计划区划分方法、装置及存储介质与流程

1.本发明属于核电安全技术领域，具体涉及一种核电厂食入应急计划区划分方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.核事故早期放射性烟羽直接外照射、人员吸入内照射是主要的污染途径，但到事故后期，随着放射性烟羽沉降，临近区域的海域、土壤等都会遭受到威胁，由于风化作用的影响和放射性核素经土壤向农作物根部的转移，食入被污染的食品和水造成食入照射，食入照射途径成为主要的照射途径。
3.食入应急计划区是针对食入照射途径而建立的应急计划区，在应急计划阶段考虑食入应急计划区的范围。核电厂食入应急计划区的划分依据在标准gb/t 17680.1中有明确规定，要求在食入应急计划区之外，大多数严重事故序列所造成的食品和饮用水的污染水平不应超过标准gb18871所规定的食品和饮用水的通用行动水平。
4.在核电厂食入应急计划区划分实践中，大多数严重事故序列选取有所差别，多选取确定论源项进行后续计算，导致应急计划区划分过大，实用性受限。随着源项研究深入，国内外核电厂逐步开展二级概率安全分析工作，考虑发生频率低但后果严重事故造成的影响。目前我国核安全法规要求设计必须充分考虑确定论安全分析和概率论安全分析的结果；国际上，例如iaea的设计安全规定，美国urd和欧洲eur及美国的反应堆监管程序rop等法规标准，都鼓励应用概率安全分析psa技术优化核电厂的设计和运行。因此在进行核电厂食入应急计划区划分时考虑概率安全因素为国内外标准的强制要求。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核电厂食入应急计划区划分方法、装置及存储介质，通过气象条件抽取气象数据组，并结合释放类分析食品污染水平、事故序列发生频率以及频率限值对核电厂食入应急计划区进行划分。
6.为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种核电厂食入应急计划区划分方法，所述方法包括如下步骤：
7.s1、考虑厂址最近一年内逐时气象条件，根据指定的气象数据抽样方式，获取相应的气象数据组；
8.s2、对于各气象数据组建立大气扩散模型，结合所述释放类中的各种核素释放量，分别计算各气象数据组下核电厂周围不同距离处各核素的食品污染水平；
9.s3、结合事故序列发生频率，计算各距离处二级psa源项加权后各核素造成的食品污染水平，计算指定概率水平下各距离处食品污染水平超过指定通用行动水平的距离，结合通用行动水平限值，给出各距离处超过指定通用行动水平限值的频率；
10.s4、结合频率限值，确定核电厂的食入应急计划区范围。
11.进一步，步骤s1包括对于任一所述二级psa事故序列，设置所述二级psa源项释放
类数量，并设置各核素的积存量和释放份额。
12.进一步，步骤s1中所述指定的气象数据抽样方式包括随机抽样或分层抽样。
13.进一步，步骤s2包括以下子步骤：
14.s21、对于任一核素i，基于所述抽样方式得到的某一组气象数据s和所述大气扩散模型，计算得到距离事故释放点不同距离处所述放射性核素的近地面时间积分空气浓度；
15.s22、考虑放射性核素干湿沉降过程，计算考虑沉降作用后的所述放射性核素的地面沉积浓度；
16.s23、考虑放射性核素沉积后在食物链中的动态迁移过程，采用预设的食物链模型计算得到单位面积放射性沉积对应的核素活度浓度；
17.s24、根据地面或叶面沉积浓度因子，计算得到所述气象数据条件下的食品中核素导致的食品污染水平；
18.s25、对于其他核素，重复步骤s21-s24，计算得到各核素在所述气象数据下不同距离处的食品污染水平；
19.s26、对于其他气象数据，重复步骤s21-s25，统计n个不同距离处指定气象概率水平下核素i的食品污染水平。
20.进一步，步骤s23中所述预设的食物链模型为半动态食物链模型。
21.进一步，步骤s3包括以下子步骤：
22.s31、对于各核素，将各种气象数据条件下的核素的活度浓度从大到小进行排序，统计不同距离处核素的污染水平超过食品通用行动水平的概率水平；
23.s32、对于其他事故序列，重复步骤s21-s26，统计n个不同距离处指定气象概率水平下，各事故释放类情况下核素i的食品污染水平qrin；
24.s32、考虑事故发生频率计算不同距离处指定气象概率水平下各核素的食品污染水平加权值；考虑事故发生频率，计算不同距离处各核素的食品污染水平超过食品通用行动水平气象概率水平的加权值。
25.进一步，步骤s4包括将不同距离处指定气象概率水平下各核素的所述食品污染水平加权值与食品通用行动水平进行比较，得到超过通用行动水平的距离；将超过食品通用行动水平的加权值与指定概率水平限值比较，得到满足指定概率水平的距离值，进一步确定食入应急计划区范围。
26.进一步，所述方法还包括步骤：根据所述食入应急计划区范围，核算区域范围内大型水域污染水平。
27.一种核电厂食入应急计划区划分装置，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现所述一种核电厂食入应急计划区划分方法及其可选实施方式。
28.一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被设置为执行时实现所述一种核电厂食入应急计划区划分方法及其可选实施方式。
29.本发明的效果在于：采用本发明所公开的一种核电厂食入应急计划区划分方法、装置及存储介质，通过分析各种核素扩散范围以及发生概率，进行全面的指标分析，准确的划分食入应急计划区；提高了计算效率。
30.可直接应用于核电厂食入应急计划区划分设计及优化，为核电厂三级概率安全分
析工作的开展奠定了技术基础。
附图说明
31.图1为本发明实施例一所述的一种核电厂食入应急计划区划分方法的方法流程图；
32.图2为本发明实施例二所述的一种核电厂食入应急计划区划分方法的方法流程图；
33.图3为本发明实施例三所述的一种核电厂食入应急计划区划分装置信息传输示意图；
34.图4为本发明实施例三所述的一种核电厂食入应急计划区划分装置结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
36.实施例一
37.如图1所示，本发明所公开的一种核电厂食入应急计划区划分方法，包括以下步骤:
38.s1、考虑厂址近一年内逐时气象条件，根据指定的气象数据抽样方式，获取相应的气象数据组。
39.s2、对于各气象数据组建立大气扩散模型，结合释放类中的各种核素释放量，分别计算各气象数据组下核电厂周围不同距离处各核素的食品污染水平。
40.s3、结合事故序列发生频率，给出各距离处二级psa源项加权后各核素造成的食品污染水平，并对上述食品污染水平进行从大到小排序，给出指定概率水平下各距离处食品污染水平超过指定通用行动水平的距离。结合gb18871-2002附录e给出的通用行动水平限值，给出各距离处超过指定通用行动水平限值的频率水平。
41.s4、结合频率限值，确定核电厂的食入应急计划区范围。基于风险指引方法，采用通用行动水平限值和频率限值结合的方式，对核电厂的食入应急计划区进行测算。
42.实施例二
43.在本实施例中以核电厂为中心，以核素为i-131和cs-137，半径60km的食品污染水平计算方法为例进行举例说明。如图2所示，本发明所公开的一种核电厂食入应急计划区划分方法，该方法通过循环迭代的方式将函数进行收敛进而完成核电厂食入应急计划区划分，包括以下步骤：
44.s11、根据厂址最近一年的逐时气象数据，采用指定抽样方法，得到s组气象抽样数据(mt1，mt2，
……
,mts)。
45.抽样方法包括随机抽样或分层抽样。
46.在本实施例中，对于全年逐时气象数据，采用分层抽样方式，按照降水、风向、风速、稳定度组合地将气象数据进行分类(约30类)，从每类天气数据中随机抽取4个数的样本(合计约120组气象数据)，作为事故释放起始时刻及相应的天气条件，气象数据从初始时刻按照6h持续时长逐时滑移。
47.s12、对于任一核电厂，获取二级psa源项释放类r个，给出i-131和cs-137的积存量
(ar1，ar2，
……
ari)、事故发生频率f以及释放类源项信息。至少应包括：事故释放起始时刻(tb1，tb2，...，tbt)、持续时间(t1，t2，
…
，tt)、各时段释放高度(rh1，rh2，...，rht)、释热量(tt1，tt2，...，ttt)、各时段核素释放份额(xrt11，xrt12,
…
,xrt1i...；...；xrtt1，xrt22,
…
,xrtti)等。以此得到释放类r下i-131的分时段释放量(qr
i-131
，bq)。
48.qr
i-131
＝ar
i-131
·
xr
i-131
49.s13、对于任一核素i，基于上述抽样得到的某一组气象数据s和适当的大气扩散模型，计算得到距离事故释放点不同距离处(d1、d2，
……
,dn)不同核素的近地面时间积分空气浓度(cris1，cris2，
……
,crisn)。
50.在本实施例中，对于某一组气象数据s，采用适当的大气扩散模型，计算得到不同距离处的大气弥散因子χ/q
s1
，χ/q
s2
，
…
χ/q
sn
。结合i-131的释放量，计算得到该气象数据s下，不同距离n处i-131的近地面时间积分空气浓度cs1，cs2,
…
csn，如距离n处核素i-131近地面时间积分空气浓度为：
51.crsn
i-131
＝qr
i-131
·
χ/q
sn
52.s14、考虑放射性核素干湿沉降过程，计算由于沉降作用导致的放射性核素的地面沉积浓度(cdris1，cdris2，
……
,cdrisn)。
53.根据干湿沉降速率f，计算得到s组气象数据条件下，不同距离处i-131的地面或叶面沉积浓度cdris1，cdris2，
……
,cdrisn。距离n处地面或叶面i-131沉积浓度cdrisn为：
54.cdrsn
i-131
＝crsn
i-131
·fi-131
55.s15、对于特定厂址，考虑放射性核素沉积后在食物链中的动态迁移过程，采用半动态食物链模型计算得到该厂址i-131核素单位面积放射性沉积对应的核素活度浓度(ds因子)。
56.放射性核素沉积后在食物链中的动态迁移过程包括放射性物质在表层土壤和植物表面的悬浮、雨水溅击、风化过程；在土壤中的渗透、吸附、解吸附过程；植物生长过程中从土壤、叶表吸收放射性物质过程。
57.s16、根据地面或叶面沉积浓度cdris和ds因子，计算得到该气象数据条件下的食品中核素i导致的食品污染水平(qris1，qris2，
……
,qrisn)。
58.根据步骤s12和步骤s15计算s组气象数据条件下，不同距离处i-131核素导致的各类食品的污染水平，距离n处i-131核素导致牛奶污染水平为：
59.qrsn
i-131
(milk)＝cdrsn
i-131
·
ds
i-131
(milk)
60.s17、对于其他核素，重复步骤s13～s16，计算得到各核素指定气象数据下不同距离处的食品污染水平(qrisn)。
61.对于cs-137及其他核素，重复步骤s13～s16，得到事故释放类r下，各距离处cs-137的食品污染水平qrcs-137。
62.s18、对于其他气象数据，重复步骤s13和步骤s17，统计n个不同距离处指定气象概率水平下核素i的食品污染水平qrin。对于各核素，将各种气象数据条件下的核素i的活度浓度从大到小进行排序，统计不同距离处核素i的污染水平超过食品通用行动水平的概率水平(dfrin)。
63.以距离n处为例，各事故释放类情况下，i-131和cs-137的食品污染水平分别为q1n
i-131
，q2n
i-131
，
…
,qrn
i-131
；q1n
cs-137
，q2n
cs-137
，
…
,qrn
cs-137
；超过食品通用行动水平的概
率水平分别为df1n
i-131
，df2n
i-131
，
…
,dfrn
i-131
；df1n
cs-137
，df2n
cs-137
，
…
,dfrn
cs-137
。
64.s19、对于其他事故序列，重复步骤s12-s18，根据事故发生频率fr，计算各距离处指定概率条件下所有核素的食品污染水平加权值q＝∑(fr*qrin)/∑fr和各距离处食品污染水平超过食品通用行动水平的气象概率水平加权值df＝∑(fr*dfrin)/∑fr。以n距离处为例，i-131和cs-137的食品污染水平加权值qn和超过食品通用行动水平的概率水平dfn如下：
[0065][0066][0067][0068][0069]
s20、将q值与食品通用行动水平进行比较，给出超过通用行动水平的距离。将df值与指定概率水平限值比较，给出满足指定概率水平的距离值。综上，进一步给出食入应急计划区的推荐范围。
[0070]
对于i-131，将各距离处的q值与i-131一般消费食品通用行动水平1kbq/kg，牛奶、婴儿食品和饮水的0.1kbq/kg进行对比，得到污染水平超过限值的距离。并以30％概率水平为限值，得到df值小于30％的距离。对于cs-137，以此，将各距离处的q值与食品通用行动水平1kbq/kg进行对比，得到污染水平超过限值的距离。并以30％概率水平为限值，得到df值小于30％的距离。
[0071]
综合所有核素的距离值，给出包络的食入应急计划区范围推荐值。
[0072]
s21、根据食入应急计划区推荐值，核算区域范围内大型水域污染水平。
[0073]
实施例三
[0074]
如图3和图4所示，本发明所公开的一种核电厂食入应急计划区划分装置，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现实施例一和实施例二所述的核电厂食入应急计划区划分方法及其可选实施方式。
[0075]
所述存储器用于存储计算机执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令，所述的通信设备负责与外界网络连接，进行数据的收发过程；所述处理器与存储器相连，所述的存储器包括数据库软件；
[0076]
所述数据库软件为sql server2005以上版本的数据库，并存储在计算机可读存储
介质中；所述处理器与存储器包含的若干指令用以使得个人计算机或服务器或网络设备执行本方法全部或部分步骤；所述处理器所用类型包括中央处理器、通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合；所述存储介质包括u盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘。
[0077]
具体地，上述软件系统部分承载于中央处理器(central processing unit，cpu)，通用处理器，数字信号处理器(digital signal processor，dsp)，专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)，现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，dsp和微处理器的组合等等。相关人员及用户通信的通信设备则可以利用收发器、收发电路或通信接口等。
[0078]
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
[0079]
通过上述实施例可以看出，本发明公开的一种核电厂食入应急计划区划分方法、装置及存储介质，通过分析各种核素扩散范围以及发生概率，进行全面的指标分析，准确的划分食入应急计划区；提高了计算效率。
[0080]
可直接应用于核电厂食入应急计划区划分设计及优化，为核电厂三级概率安全分析工作的开展奠定了技术基础。
[0081]
本发明所述的方法、装置及存储介质并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。