[发明专利]一种基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法

说明书

本发明公开了一种基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法，属于辐射防护领域。它包括以下步骤：建立氚动态大气弥散模型、多层次多类型土壤迁移模型和动态植物代谢模型；耦合源项反演算法，基于植物氚监测数据对事故工况下的氚释放源项进行反演。该方法利用了植物氚的易收集和监测的优点，解决了传统方法中采用大气弥散模型来反演氚事故源项存在的气态氚(HTO/HT)在线监测技术上的障碍，为聚变堆氚事故后的辐射防护和相关应急行动提供了重要的依据，从而对聚变堆的氚事故应急准备和聚变堆安全系统设计都有重要指导意义。

技术领域

本发明属于辐射防护领域，主要涉及源项反演方法，具体涉及一种基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法。

背景技术

在聚变核安全评价中，释放源项是评估环境/公众风险的源头，聚变堆事故工况的氚释放源项在总放射性释放源项中占据至关重要作用，需要格外关注氚释放源项。事故工况的放射性释放源项描述了核事故中放射性物质向环境的释放状态，是核事故后进行辐射防护和相关应急行动的重要依据。裂变堆事故的经验表明(如福岛核事故)：对于释放源项延误评估会直接影响辐射防护和相关应急行动的制定，一定程度上会引起公众的恐慌。对于聚变堆，研究数据显示：单位量级事故释放的HTO、HT、活化粉尘(Dust)、腐蚀活化产物(ACP)在下风向2.5km、特定气象工况下对公众造成的辐照剂量(考虑饮食途径)分别为274μSv、9.7μSv、0.6μSv、1.0μSv。因此，事故工况下的氚释放在总放射性释放中占据至关重要的作用，需要格外关注。

由于聚变堆系统缺乏大量的运行参数(如可靠性数据)，氚释放源项的正演方法难以开展。反演方法不受聚变堆本身设计和运行参数的影响，可以顺利开展。核事故释放源项的计算方法主要有两种：正演计算方法和反演计算方法。正演计算方法是根据反应堆运行的检测数据，通过反应堆物理热工耦合模型来计算源项。正演计算方法的开展需要依据大量的聚变堆运行参数和实验数据，虽然部分数据可以参考裂变电站，但针对聚变系统本身的运行数据仍旧十分缺乏，难以通过正演计算方法准确地计算氚释放源项；反演计算方法是根据环境监测数据，通过氚在堆外环境中的迁移模式，反推源项。对于裂变堆，国内在反演方法的研究上已经部署了大量的工作，并成功应用于福岛核事故的放射性释放源项计算。不同于裂变堆释放源项的反演，聚变堆氚释放的反演计算方法的核心在于基于氚释放的环境监测数据和氚特殊的环境迁移模式，进行逆向求解。反演计算方法不受聚变堆本身设计的影响，因此不存在正演计算方法中的参数缺失问题。

事故工况下，直接通过常规大气弥散模式反演氚源项存在大气氚在线监测技术障碍(电离室类探测器下限较低、约10⁵Bq/m³量级，难以在线监测大气氚浓度，此外在线监测对事故后时间要求高)。但植物氚样品通过液体闪烁计数器(探测下限低、精度高)能够开展低浓度监测，且植物氚监测对时间依赖性不强(无需在线监测)。

因此，空气氚的在线收集/监测(事故工况下)存在一定的技术障碍，但是植物氚的收集/监测技术相对比较成熟，植物氚的监测能够解决空气氚监测的技术障碍。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于植物氚监测数据的事故氚源项反演方法，解决了目前事故源项评估方法难以直接应用到氚事故源项的问题。

本发明技术解决方案：一种基于植物氚监测数据的事故源项反演方法，包括以下步骤：

步骤(1)、采用高斯多烟团模型对氚大气弥散行为进行模拟分析，同时对HTO湿沉降、HT和HTO干沉降进行修正，完成事故氚释放的大气弥散模型；

步骤(2)、根据步骤(1)的大气弥散模型计算的空气HT或HTO浓度结果，并考虑下渗、根系吸收、HT氧化、再蒸发过程，得到土壤氚迁移的数值模型；

步骤(3)、根据步骤(1)中计算的空气中HTO浓度结果和步骤(2)计算的土壤中HTO浓度结果，得到不同类型的植物的氚代谢模型；