核事故后果评价系统的进展与比较

第23卷第1期(总第133期)辐射防护通讯2003年2月

・进展与评述・

核事故后果评价系统的进展与比较

Com parison and Advance of

Consequences A ssessment System for N uclear A ccident

胡二邦　姚仁太　宣义仁　辛存田(中国辐射防护研究院,太原,030006)

Hu Er bang　Yao Rentai　Xuan Yiren　Xin Cuntian

(China Institute for Radiation Pr otectio n,Taiyuan,030006)

摘　要　对国内外若干主要的核事故后果评价系统,如美国的AR AC、日本的SPEEDI、欧共体的R ODO S、中国的CRO DOS等的性能进行了概述与比较。对核事故后果评价中的主要组成部分,如大气扩散模型、动态食物链模型、防护措施、干预水平及计算防护措施有效性中所需的屏蔽因子、居址因子等的国内外概况与进展进行了评述。

关键词:核事故　后果评价　大气扩散　动态食物链　防护措施

中图分类号:T L73 文献标识码:A 文章编号:1004-6356(2003)01-0006-08

Abstract　The quality of several m ain co nsequences assessment systems fo r nuclear accident such as ARAC(U SA)、SPEEDI(Japan)、RODOS(CE)and CRODOS(China)are summarized and com-pared.T he review of sever al m ain com ponents of Accident Co nsequences Assessm ent(ACA) sy stem such as atmospher ic dispersion model、dynam ic food-chain model、protective m easur e and shielding factor and o ccupancy facto r used in calculating effectiv ness o f pr otectiv e measure is de-scribed.

Key words:　Nuclear accident　C onsequence assessment　Atmospheric dispersion

Dynamic food-chain　Protective measure

1　核事故后果评价系统的进展与比较

1.1核事故后果评价系统进展概况

(1)美国ARAC

20世纪80年代国际上的实时剂量评价系统以美国的LLNL[1](劳伦斯・利弗莫尔国立实验所)的ARAC(Atmospheric Release Adv isory Ca-pability)为最先进。LLNL在20世纪70年代中期建立和检验了ARAC的原型操作系统。至今, ARAC系统已为160多个实际的或潜在的事件以及重大的演习作了响应,其中包括1979年3月的三里岛事故以及1986年4月的切尔诺贝利事故。它有能力为100个厂址提供应急响应服务,能够同时执行3个应急设施评价任务,能在接到用户通知后的15min之内给出初步的估算结果,45min之内给出完整的计算结果。现在ARAC已发展到第三代ARA C-3。在新模型中的诊断风场和扩散模型中应用了随地形变化的坐标系,即用连续地形替代了过去的台阶式地形;新模型中采用了新的拉格朗日粒子传输和扩散模型LODI,替代了以往的高斯和梯度扩散混合模型ADPIC,新模型中的天气预报模式产生48h的预报风场,分辨率达15km,每24h更新1次。

(2)日本SPEEDI[2]

1982年3月日本原子力研究所完成了关于SPEEDI(Sy stem fo r Predictio n of Environmental Emergency Dose Inform ation)基本结构的设计和报告的第一版。SPEEDI包括中心计算机设备和自动数据采集网络系统。后者采集全日本14个核

¹收稿日期:2002-09-09

作者简介:胡二邦(1940-),男,1964年毕业于清华大学辐射防护专业,研究员。

电站周围的环境监测、地形和气象数据。SPEEDI 系统在区域(200km×200km)范围内可获得几十个自动气象站数据,在局地尺度(50km×50 km)范围,一般可获得5～6个自动气象站数据。目前,SPEEDI已发展成全球范围的W SPEEDI。WSPEEDI的大气模型包含3个子模型,分别对国内、国外与全球范围采用不同的3套风场与扩散模型,后者应用全球气象预报(GSM)数据。WSPEEDI主要发展了下述3方面的功能:¹天气流体力学模型以预报详细的气象条件;º根据环境监测数据和大气扩散模型反推事故源项;»发展了一个国际数据通讯网原型,在应急情况下交换大气扩散和环境数据。目前WSPEEDI与ARAC已建立数据通讯联系,并对1997年日本PNC放射性废物沥青固化厂火灾、1998年5月30日发生的西班牙Algecir as的137Cs释放和1999年9月30日日本T okai的JCO核燃料加工厂的临界事故进行了3次合作活动。

(3)意大利ARIES

意大利国家核研究院(ENEA)于20世纪80年代初把美国ARAC的M AT HEW、ADPIC程序移植到自己的应急评价计算系统中,成为ARIES[3](Accident Release Impact Evaluation System)。ARIES所采用的大气弥散模式为意大利国家核能研究院(EN EA)开发的第三代连续烟团大气弥散评价模式SPADE。SPADE是一个拉格朗日短距离连续烟团模式,用来估算平坦或缓和起伏地形某点源附近的地面空气浓度和沉积。此模式能较好地描述20km范围内的烟羽行为,基本上适用于20km～50km范围。计算范围内划分为20×20个方形网格,最多可计算100个接受位置上的浓度值。

(4)欧共体RODOS[4]

RODOS(Real-time On-line Decision Sup-por t)是一个实时在线厂外应急管理的决策支持系统,它是一个综合的并能在整个欧洲得到广泛应用的系统。此系统的开发始于1990年,参加此项研究的有德、法、英、丹麦、瑞典等国的研究所。该系统由下述4个子系统组成:即操作子系统(OSY)、分析子系统(ASY)、对策子系统(CSY)和评价子系统(ESY)。该系统将开发出RO-DOSPV5.0版本,并开展DAONEM计划(场外核应急管理数据同化方法与不确定性评估)和DSSNET计划(建立场外核应急管理实用决策支持系统的一体化国际网络)。

(5)法国CONRAD

该系统由法国核安全防护研究所(IPSN)于1992年完成。大气扩散采用高斯烟羽模式,天气类型分正常扩散及弱扩散两类,能计算30km范围内不同距离不同方向的大气中核素的瞬时和时间积分浓度,C外照、吸入、地面沉积3个途径的潜在剂量。

(6)秦山核电厂实时剂量评价系统[5,6]

该系统是我国第一个核电厂实时剂量评价系统,由中国辐射防护研究院(中辐院)于1992年完成。它包含实时评价系统、快速评价系统、快速估算手册、风洞模拟实验4个部分。实时评价系统中风场采用地形随坐标三维质量守恒诊断模式、大气扩散采用拉格朗日动态烟团模式,剂量给出潜在剂量,在数据输入后10min给出输出结果。

(7)广东省核电站核事故场外后果预测评价系统[7]

该系统由广东省核电办组织清华大学、北京大学、中国科学院大气所自1993年开始筹划完成的,包括数据收集和输入、后果评价和管理3个部分。天气预报及浓度估算分近场与远场2类。近场采用中尺度准静力动力学模式(MESO)进行风场和温度场预测,并配合随机游走模式(RWM)模拟大气扩散,远场通过3a历史资料建立事故排放点与关心点之间流动的浓度场的相关流型。采用的模式有:中尺度风场诊断模式、动力学模式、行星边界层流径量非均匀和非平衡性参数模型、蒙卡多源模式。

(8)CRODOS

此系统是RODOS系统3.0版本的中国化,由中国原子能研究院、清华大学核能源、中辐院、中国核工业总公司计算机所于1996～2001年完成。CRODOS在引入的RODOS3.0版本的3个子系统(操作、分析、对策)基础上增加开发了评价子系统,对引进的3个子系统按中国的国情(气象、地形、人口、建筑物等)及新导则的精神作了修改与补充。

(9)田湾核电厂事故场外后果评价系统

该评价系统由中辐院承担、目前正在进行中,其包含快速评价系统(采用高斯烟羽模式、2d的预期剂量、隐蔽2d与撤离7d的可避免剂量)、实时评价系统(准静力学风场预报模式、拉格朗日烟团模式、采用烟团分裂模型、防护对策及可避免剂核事故后果评价系统的进展与比较　胡二邦