用高斯模型计算大气中放射性核素云团的扩散

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1、第!"卷第!期辐射防护#$%&!"’$&!!(("年)月*+,-+.-$/01$.23.-$/4+1&!(("!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用高斯模型计算大气中放射性核素云团的扩散"李华邓继勇王旭辉张利兴（暨南大学物理系，广州，56(7)!）（西北核技术研究所，西安，86((!"）摘要本文介绍用高斯模型计算大气中放射性核素云团的扩散。在星际边界层中尺度运动范围内，在局地直角坐标系中，采用蒙特卡罗（4$/.29+1%$）方法和高斯公式法，在北纬!

2、(:;)(:、东经8!:;665:区域内的特定风场中，对位于北纬!8:、东经8!:离地面高6((<的放射性点源瞬时释放的放射性核素云团在大气中的迁移和扩散过程进行了计算，得到了云团中心的运动轨迹、在地面上放射性核素浓度中心的相对浓度、放射性核素云团在地面上的相对浓度分布及其等值线分布图等结果。文中还计算了印度新德里和中国昆明地面上该放射性核素云团相对浓度的分布，为对可能发生的核事件的监测提供参考数据。关键词高斯模型放射性核素云团迁移和扩散核事件监测!引言于处理大气污染的方法，假设放射性核素云团放射性核素监测技术作为全面禁止核试

3、验不影响大气流体速度和温度，求解放射性核素的连续性方程［6"］。条约（9=>=）国际监测系统采用的主要手段之一，在核爆炸的监测和鉴别中是一种基本的和!(世纪"(年代末，萨顿（@A..$/）将低层大高度灵敏的技术，可以为核爆炸事件的发生提气的流动与平板湍流边界层相类比，提出了星供证据［6，!］。放射性核素云团在大气中迁移和际边界层（大气边界层）的概念。星际边界层，扩散的研究在国际上已进行了多年，其中多数特别是它的最下层（近地面层）是人类活动的主是针对核电站或核装置泄漏对环境及人类的影要环境。对在一定区域范围内城市间的放射性响进行

4、研究的［);7］，近年来也有针对违反9=>=核素云团浓度分布的计算，可在大气运动分类的核试验，开展放射性核查技术研究的［!，8］。的中尺度运动范围内进行，其水平范围为数百在我国也有一些相关的研究［?;66］，但多数是对公里，垂直范围占大部分对流层，时间尺度为数核事故后果评价研究的报道。小时至数天。此范围属星际边界层内的上部边放射性核素云团在大气中迁移和扩散的数界层。在空气污染物理学中，所应用的污染扩散模型［65］有：高斯公式法、BC理论法和粒子随值计算基本上可分为二步。第一步根据大气动力学理论进行所关心区域中风场的计算，其理机

5、行走法（即4$/.29+1%$方法）。论基础［6!］是大气运动方程、连续性方程、状态本文基于星际边界层中一定区域内的已知方程、热力学方程和水汽方程构成的基本方程地面风场，在局地直角坐标系中，采用4$/.2组。在大气科学研究领域中，已有多个实用的9+1%$方法和高斯公式法，对城市间的放射性核大气环流模式［6)］。第二步进行已知风场中放素云团迁移和扩散进行计算，给出源于北纬射性核素云团迁移和扩散的计算，可采用类似!8:、东经8!:的放射性瞬时点源的放射性核素万方数据"第一作者简介：李华，女，6D7"年)月出生，6DD5年中国科学技

6、术大学凝聚态物理博士毕业，研究员。李华等：用高斯模型计算大气中放射性核素云团的扩散·B$·云团中心的运动轨迹，在地面上放射性核素云和垂直方向（($$#(,,#(1，(--#(-），只与时间团的相对浓度分布，及其相对浓度等值线分布相关，扩散系数是常数。在与公式（"）相同的前!的计算结果，并计算了印度新德里和中国昆明提条件下，风的平均速度为&#（&，2，%），可得到地面上该放射性核素云团的相对浓度分布，为类似于公式（"）的公式。由此可得到文献［1］所用对可能的核事件的监测提供参考数据。的高斯公式：直角坐标系原点取为（%，%，%）时

7、，在地面上距离放射性核素云团中心水平距离3处的!放射性核素云团扩散的高斯公式法放射性核素的相对浓度（归一化浓度）：""在星际边界层大气中尺度运动条件下，对!3-!+/-"((1)+/-"(放射性核素云团迁移和扩散的计算，可选用局-4（3，"）’（$）（-#"）!2（3(((）%23地直角坐标系［!"］。在此直角坐标系中，假设放11-其中，射性核素的分子扩散相对于湍流可忽略，大气3"）"）"’（$/$!#（,/,!是不可压缩的，不计及放射性核素的化学反应，则放射性核素的连续性方程为：$!’$%#&（"/"%）（-）!!!,!’,

8、%#（2"/"%）#（&%!）’!"!$%式中，4（3，"）是地面上放射性核素的相对浓度，4&$；3是"时刻计算点与放射性核素云团!!!!(()%)#*（$，"）（!）!$%!$%中心的水平距离，4；"是从放射性核素云团释式中，!为放射性核素的浓度；"是从放射性核放时刻起到浓