1、會計學(xué)1環(huán)境輻射監(jiān)測改環(huán)境輻射監(jiān)測改第1頁/共110頁第2頁/共110頁第3頁/共110頁第4頁/共110頁環(huán)境本底外照射來源離地面1米處的劑量率（10-2GyH-1）地層放射性物質(zhì)40K238U系232TH系1.6(0.4-3.0)1.1(0.4-2.1)1.7(0.5-3.3)在空氣中的222Rn8.7宇宙射線電離成份中子成份3.2410-2第5頁/共110頁第6頁/共110頁第7頁/共110頁劑量限值 應(yīng)用職業(yè)人員公眾 有效劑量20 mSva-1 連續(xù)5年內(nèi)平均1 mSva-150 mSva-1在任一年年當(dāng)量劑量眼睛 150mSv15mSv皮膚500mSv50mSv四肢 500mSv第8

2、頁/共110頁分類分類分級分級等級等級著名事件著名事件事故7特大切爾諾貝利事故，福島事故6重大5具有場外風(fēng)險三哩島事故4場外無顯著風(fēng)險事件3嚴(yán)重2注意1異常偏差現(xiàn)象0無安全顧慮第9頁/共110頁切爾諾貝利核事故福島核事故三里島核事故第10頁/共110頁第11頁/共110頁第12頁/共110頁第13頁/共110頁第14頁/共110頁第15頁/共110頁第16頁/共110頁第17頁/共110頁第18頁/共110頁第19頁/共110頁第20頁/共110頁第21頁/共110頁n較大，為了達到一定的測量精確度，常常要求測量較長的時間，為此，對測量儀器的穩(wěn)定性要求較高第22頁/共110頁AEYLLDV60

3、第23頁/共110頁AEYLLDV60第24頁/共110頁第25頁/共110頁第26頁/共110頁第27頁/共110頁第28頁/共110頁第29頁/共110頁-8-1-11 10 Gy10Gyhh第30頁/共110頁參數(shù)規(guī)格靈敏度不確定度計數(shù)頻率氣溫-40400.10.3%1次/min相對濕度0100%1%5%1次/min風(fēng)向0360度3度10%1次/min風(fēng)速060m/s0，1m/s3%1次/min氣壓6001060hPa0.2hPa0.5hPa1次/min雨量04mm/min0.1mm/min3%1次/min第31頁/共110頁第32頁/共110頁1991 1994 年浙江省環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)歷

4、次故障情況第33頁/共110頁第34頁/共110頁第35頁/共110頁第36頁/共110頁第37頁/共110頁第38頁/共110頁事故初期的應(yīng)急行動依賴于核應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，準(zhǔn)確的說是核素在大氣中擴散產(chǎn)生的劑量場 歐洲RODOS(Real-time Online DecisiOn Support) 日本W(wǎng)SPEEDI 美國ARAC 國內(nèi)秦山大亞灣等核電站的評價系統(tǒng)第39頁/共110頁第40頁/共110頁第41頁/共110頁第42頁/共110頁第43頁/共110頁第44頁/共110頁第45頁/共110頁第46頁/共110頁第47頁/共110頁第48頁/共110頁第49頁/共110頁第50頁/共1

5、10頁第51頁/共110頁機組反應(yīng)堆類型開始運轉(zhuǎn)日期總裝機容量1號機沸水反應(yīng)堆1971年3月26日46.0萬千瓦2號機沸水反應(yīng)堆1974年7月18日78.4萬千瓦3號機沸水反應(yīng)堆1976年3月27日78.4萬千瓦4號機沸水反應(yīng)堆1978年10月12日78.4萬千瓦5號機沸水反應(yīng)堆1978年4月18日78.4萬千瓦6號機沸水反應(yīng)堆1979年10月24日110萬千瓦第52頁/共110頁核電站周邊檢測到放射性劑量超標(biāo)十公里內(nèi)居民緊急避難釋放原子爐內(nèi)水蒸氣冷卻水溫超過沸點，失去冷卻能力通過水龍與冷卻水管連接，輸送冷卻水1號機組發(fā)生氫氣爆炸避難半徑擴大到20公里注入海水進行冷卻對被輻射污染市民進行清除輻

6、射作用，向市民發(fā)放碘片，請求美國和IAEA幫助解決核電站問題第53頁/共110頁2號機組發(fā)生氫氣爆炸，產(chǎn)生核泄漏，周圍劑量嚴(yán)重超標(biāo)避難范圍擴大到30公里，除50人留守，其他工作人員撤離4號機組爆炸，乏燃料廠房起火電站周圍30公里為禁飛區(qū)，防核部隊派抵福島核電站4號機組再度起火向4號反應(yīng)堆噴硼酸輻射量急升16日操作人員撤離第54頁/共110頁第55頁/共110頁第56頁/共110頁第57頁/共110頁第58頁/共110頁碘片，成年人100毫克，兒童嬰幼兒減少。同時注意禁忌第59頁/共110頁第60頁/共110頁第61頁/共110頁第62頁/共110頁核電廠環(huán)境輻射防護規(guī)定 (GB6249)每座壓

7、水堆核電廠氣態(tài)放射性流出物年排放量一般應(yīng)低于2.51015Bq；第63頁/共110頁放射性核素在大氣中的擴散與遷移 1.湍流風(fēng)場 2.氣象條件 3.排放源參數(shù) 4.沉積作用 5.下墊面第64頁/共110頁影響污染物擴散的大氣流場物理模型數(shù)值模擬計算區(qū)域大氣分層結(jié)構(gòu)特性煙囪：高75m冷卻塔參數(shù)：高215m冷卻塔煙囪第65頁/共110頁大氣穩(wěn)定度分類大氣穩(wěn)定度分類19611961年年P(guān)asquillPasquill根據(jù)氣溫的垂直分布提出利用地面氣象觀測資料估計大氣穩(wěn)定度根據(jù)氣溫的垂直分布提出利用地面氣象觀測資料估計大氣穩(wěn)定度的方法。他把穩(wěn)定度分為強不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，弱不穩(wěn)定，中性，弱穩(wěn)定，穩(wěn)定的方法

8、。他把穩(wěn)定度分為強不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，弱不穩(wěn)定，中性，弱穩(wěn)定，穩(wěn)定六類用六類用A,B,C,D,E,F,GA,B,C,D,E,F,G表示具體劃分參見（表示具體劃分參見（GB/T13201-91)GB/T13201-91)定義：定義：以大氣的氣溫垂直以大氣的氣溫垂直 加速度運動來判定。大氣中某一高度的一團空氣，如加速度運動來判定。大氣中某一高度的一團空氣，如受到某種外力的作用，產(chǎn)生向上或向下運動時，可以出現(xiàn)三種情況：受到某種外力的作用，產(chǎn)生向上或向下運動時，可以出現(xiàn)三種情況： 1 1穩(wěn)定狀態(tài)。移動后逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢。穩(wěn)定狀態(tài)。移動后逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢。 2 2不穩(wěn)定狀態(tài)。

9、移動后，加速向上向下運動。不穩(wěn)定狀態(tài)。移動后，加速向上向下運動。 3 3中性平衡狀態(tài)。如將它推到某一高度后，既不加速，也不減速而停下來，中性平衡狀態(tài)。如將它推到某一高度后，既不加速，也不減速而停下來，大氣穩(wěn)定度，對于形成云和降水有重要作用。有時也稱大氣垂直穩(wěn)定度。大氣穩(wěn)定度，對于形成云和降水有重要作用。有時也稱大氣垂直穩(wěn)定度。 第66頁/共110頁 1.有風(fēng)時（u1.5m/s) 根據(jù)國標(biāo)GB/T13201-911yT22zX ，? 依大氣穩(wěn)定度而定X為下風(fēng)距離（風(fēng)的方向上遠離源項的距離）。T為時間2小風(fēng)靜風(fēng)時根據(jù)國標(biāo)GB/T13201-9111yX2zT第67頁/共110頁第68頁/共110頁

10、第69頁/共110頁假設(shè)條件排放物在y,z軸上的濃度分布為正態(tài)分布。風(fēng)只在一個方向做穩(wěn)定的水平運動，在x方向上平流輸運遠大于擴散作用，濃度分布不隨時間改變，地面足夠平坦 c-污染物濃度mg/m3S-源強mg/sh-煙云有效高度 u-為風(fēng)速 222222( )()()( )expexpexp2( )( )2( )2( )2( )yzyzzx Qyzhzhruxxxxx 第70頁/共110頁適用于：在不穩(wěn)定流動； 遠場；復(fù)雜地形一個個離散的煙團第71頁/共110頁 在上式中： 為煙團中心坐標(biāo),煙團中心隨風(fēng)的運動而改變， 并且 x ,y ,z為空間任一點坐標(biāo)，x方向即為風(fēng)向000,zyxutx 0不

11、變00,zy拉格朗日模型可以分為輸運和擴散兩個過程第72頁/共110頁zyqzzqyyxpxpX為下風(fēng)向距離第73頁/共110頁AD類：CDxuWDHoj3/13/2)()(44. 1DuWHoj3EF類：4/1)(4SFHmj3/16/1)(5 . 1uFSHmj22)2(DWFomFm動量通量參數(shù)；S穩(wěn)定度參數(shù)，E類天氣S取8.710-4，F(xiàn)類天氣S取1.7510-3。第74頁/共110頁煙羽遇到山體的阻擋時會出現(xiàn)左煙羽遇到山體的阻擋時會出現(xiàn)左右繞流的現(xiàn)象。當(dāng)一個原始小煙右繞流的現(xiàn)象。當(dāng)一個原始小煙團擴展到與風(fēng)場模型中的網(wǎng)格間團擴展到與風(fēng)場模型中的網(wǎng)格間隙大小相當(dāng)時，且它們涉及的幾隙大小相

12、當(dāng)時，且它們涉及的幾個相鄰網(wǎng)格的風(fēng)向又不一致時，個相鄰網(wǎng)格的風(fēng)向又不一致時，即擬采用煙團分裂方案即擬采用煙團分裂方案第75頁/共110頁風(fēng)速氣溶膠速度分量沉降速度下降通量:F*122*uuVsBqmFuuVVQddddd第76頁/共110頁降雨強度沖刷系數(shù):1IIs第77頁/共110頁第78頁/共110頁()( )( )( ),1,2,3,.jjjjx ttx tu tu tt j第79頁/共110頁隨機游走粒子-煙團模型第80頁/共110頁),()(),(3llrrrr iiiKmAtCC為濃度，ri和mi為第i個粒子的空間位置和質(zhì)量，K為核函數(shù)。l 為核函數(shù)或煙團的特征尺度，原則上由粒子的

13、空間分布密度決定。第81頁/共110頁優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點高斯煙羽模型在穩(wěn)定流動及平坦地形的情況下計算較準(zhǔn)確不穩(wěn)定流動和復(fù)雜地形不適用拉格朗日煙團模型不穩(wěn)定流動及復(fù)雜地形可使用計算精度較小隨機游走模型可反映真實風(fēng)場，適合流場負(fù)責(zé)情況，精度高計算量大，需要大型計算機運算較長時間第82頁/共110頁第83頁/共110頁KincaidIndianapolisCopenhagenLillestrom實驗觀測值模型預(yù)測值定量統(tǒng)計分析定性圖形分析對比對比評價模型的準(zhǔn)確性、適用性揭示模型的錯誤和數(shù)據(jù)的壞點第84頁/共110頁pOCCBias)(5 . 0popoCCCCFB)lnlnexp(poCCMGpopo

14、CCCCNMSE2)(2)ln(lnexppoCCVGpoNippiooiCCCCr1)()(5 . 0popoCCCCFS100)(00NxxyyNFA第85頁/共110頁n第86頁/共110頁第87頁/共110頁2005年中美合作SF6擴散實驗，在30km范圍內(nèi)設(shè)置了5條弧線，在秦山鐵塔上進行SF6的釋放，通過一小時的采樣分析，確定各個采樣點的濃度，采樣頻率為10分鐘第88頁/共110頁釋放日期釋放時間釋放時穩(wěn)定度分類天氣狀況風(fēng)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頁/共110頁C x yHeQu p xp xyp xHep xyqzqyqzqyzyz( , , ;)()()exp ()()0222222根據(jù)觀測的核素濃度數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和源項釋放數(shù)據(jù)，可以用最小二乘法擬合得到合適于當(dāng)時當(dāng)?shù)氐囊惶讛U散系數(shù)。第90頁/共110頁第91頁/共110頁源項未知源項未知風(fēng)場誤差風(fēng)場誤差觀測誤差觀測誤差模型誤差模型誤差核素大氣擴散核素大氣擴散結(jié)果具有較大誤差結(jié)果具有較大誤差實時調(diào)整預(yù)測結(jié)果實時調(diào)整預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)同化數(shù)據(jù)同化在事故后果評價的研究過程中逐漸發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)同化研究是必不可少的，其能夠?qū)崟r得給出源源項信息項信息和各種誤差信息各種誤差信息。第92頁/共110頁93

16、/24源項情況未知是導(dǎo)致日本福島核事故信息混亂的重要原因第93頁/共110頁核事故中能夠掌握的有用數(shù)據(jù)：l電廠周邊的劑量率連續(xù)監(jiān)測l附近地區(qū)的劑量率監(jiān)測l監(jiān)測站的空氣采樣，對核素的能譜分析l事故的基本判斷，釋放到空氣的初猜值l航拍劑量率場要估計的信息l核事故釋放到環(huán)境中的放射性核素種類和數(shù)量l放射性核素的彌散情況初值敏感不確定性大第94頁/共110頁變分法原模式存在動力和物理上的不完善或數(shù)值離散化方面的缺陷或其他問題，長時間的模式積分產(chǎn)生的模式誤差積累可能會使最終結(jié)果遠離觀測寫出伴隨模式必須對原模式進行切向線性化,會對強非線性問題有較大程度的歪曲最優(yōu)估計方法目標(biāo)為尋找全局最優(yōu)點缺點是必須依賴于

17、經(jīng)驗，缺乏實用性難以考慮參數(shù)的不確定性，分析結(jié)果不穩(wěn)定卡爾曼濾波順序同化從觀測場獲取足夠的信息隨時序改善模式有適用于非線性系統(tǒng)的改進第95頁/共110頁卡爾曼濾波卡爾曼濾波無法處理非線性問題簡化卡爾曼濾波簡化卡爾曼濾波用一小部分參量去代表模式誤差，減小模式預(yù)報誤差協(xié)方差矩陣維數(shù)，是次優(yōu)濾波擴展卡爾曼濾波（擴展卡爾曼濾波（EKF）適用于弱非線性問題集合卡爾曼濾波（集合卡爾曼濾波（EnKF）第96頁/共110頁11( )()()ttkkktGtq t集合卡爾曼濾波( )( )( )tkkkd tHtt四種要估計的參數(shù)： source release rate(RR), height(H), win

18、d speed(WS), wind direction(WD)(RR, h, WD, WS)利用監(jiān)測數(shù)據(jù)更新模型狀態(tài)1() ()affTfTAAP HHP HRDHAa得到最優(yōu)估計結(jié)果: 第97頁/共110頁數(shù)值實驗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