(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111441676.0 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 中国辐射防护研究院 地址 030006 山西省太原市小店区学府街 102号 (72)发明人 刘团团　邓安嫦　李婷　谢添　 刘瑞妮　李宵宵　陈超　朱君　 石云峰　 (74)专利代理 机构 北京天悦专利代理事务所 (普通合伙) 11311 专利代理师 任晓航　王体浩 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式 解耦计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种放射性核素水环境中迁移 扩散分布式解耦计算方法， 针对放射性核素在水 环境中的水动力运动方程和核素迁移扩散方程 进行分布式解耦计算， 能够快速计算核素的迁移 扩散规律， 提高模拟计算效率， 通过对放射性核 素迁移扩散方程进行优化， 提高核素迁移扩散模 拟精度， 在水动力模型无法输出核素迁移扩散模 型所需输入参数数据的情况下， 引入外部现有输 入参数数据或者存储的历史参数数据， 进行核素 迁移扩散实时数值模拟计算。 采用本发明的方 法， 实时性高， 精确度高， 水域环境适用性广， 能 够及时高效地模拟预测水环境中放射性核素迁 移扩散行为规律， 可应用于核事故后果评价， 为 核事故不同阶段的应急决策提供技术依据和支 撑， 具有实用和应用价 值。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114595551 A 2022.06.07 CN 114595551 A 1.一种放 射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 所述方法包括如下步骤： S1、 对水动力模型涉及的控制方程进行模式修正， 对水动力模型的输出按照预定的格 式进行离 散， 形成流场分布式文件； S2、 对核素迁移扩散模型增加输入数据存储模块和/或实时流场数据调用模块， 所述核 素迁移扩散模型首先判断所述水动力模型有 无输出流场输出数据文件， 若 所述水动力模型 有输出流场输出 数据文件， 则接收所述水动力模型输出的流场输出 数据文件； S3、 若所述水动力模型并未输出流场输出数据文件， 则从目标区域直接调取现有实时 流场数据， 并对调取的实时流场数据进行处 理， 处理成预设格式； S4、 对核素迁移扩散模型涉及的控制方程进行修正， 开发并集成实时流场文本文件读 取接口和核素迁移扩散解析流场数据文件接口， 以实现分布式水环境核 素水动力与核 素迁 移扩散过程的自动化计算。 2.如权利要求1中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 步骤S1包括从不可压缩流体运动的基本方程忽略物理量沿水深方向的变化， 沿 水深方向积分， 得到修 正后的水动力运动方程 为连续性方程： 水流运动方程： 其中： 为相对基准面水位， m； H为水下地形高程， m； t为时间， s； ρ 为水的密度， k g/m3； g 为重力加速度， m/s2； C为谢才系数， m1/2/s； f为柯氏力系数， s‑1； τsx, τsy为风生应力； Ex， Ey为 x， y方向广义的涡粘性系数， m2/s； u， v分别为x， y方向水深平均流速， m/s。 3.如权利要求2中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 所述水动力模型的输出为水 下地形高程H、 流速(u、 v)。 4.如权利要求3中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 步骤S1还 包括 根据所述水动力模型计算域离散的网格编号ID， 采用设定的文件格式， 按照随时间变 化， 每时刻排列输出 水下地形高程H、 流速(u、 v)， 并形成流场分布式文件。 5.如权利要求1中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 步骤S3包括若所述水动力模型并未输出流场输出数据文件， 则从目标网站直接 调取实时流场数据， 并对调取的实时流场数据进行处 理， 处理成预设格式。 6.如权利要求5中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 所述目标网站包括国家海洋预报中心以及NOA A。 7.如权利要求1中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 步骤S3包括若所述水动力模型并未输出流场输出数据文件， 则从数据存储模块 中调取若干相邻最近时刻的历史实时流场数据的平均值。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114595551 A 28.如权利要求1中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 步骤S3包括若所述水动力模型并未输出流场输出数据文件， 则从数据存储模块 中调取相邻最近时刻的历史实时流场数据。 9.如权利要求1中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 步骤S4包括对 所述核素迁移扩散模型涉及的放射性核 素迁移扩散方程添加放射 性核素物质源项 及核素固有特性 修正后的放 射性核素迁移扩散方程 为 其中： H为水下地形高程， m； t为时间， s； 液态流出物浓度； 排放浓度； Dx， Dy为x， y 方向扩散系数， m2/s； k为核素特有系数(衰变、 吸附沉降)， d‑1； q为排放量， m3/s； u， v分别为 x， y方向水深平均流速， m/s。 10.如权利要求9中所述的一种放射性核素水环境中迁移扩散分布式解耦计算方法， 其 特征在于： 所述核素特有系数k通过以下公式进行计算， k＝kdecay+klm,其中衰变作用 T为核素半衰期， s； 吸 附沉降作用 A悬浮/颗粒‑放射性核素A在悬 浮物/颗粒物上的平衡浓度； A水‑放射性核素A在流体水中的平衡浓度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114595551 A 3