[发明专利]一种核设施废气择时排放的设计方法

权利要求书

1.一种核设施废气择时排放的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选取核设施厂址气象塔常规气象观测资料和部分时段的三维湍流资料作为数据基础；

(2)建立核设施厂址气象塔常规气象观测资料和三维湍流资料的相似关系，并计算厂址粗糙度；

(3)以建立的相似关系计算厂址逐时的湍流脉动速度，同时计算对应时段的理查森数以及对应的混合长，进而计算相应的拉格朗日时间尺度；

(4)将步骤(3)中的逐时数据代入泰勒公式计算逐时扩散参数；

(5)根据得到的扩散参数和当前时刻风速计算造成的最大浓度，最大浓度低于设定限值时进行废气排放。

2.如权利要求1所述的核设施废气择时排放的设计方法，其特征在于，步骤(1)中所述的气象塔常规气象观测资料包括气象塔各层的风速、风向、温度，三维湍流脉动资料包括三维风速、温度脉动。

3.如权利要求1所述的核设施废气择时排放的设计方法，其特征在于，步骤(2)中核设施厂址气象塔常规气象观测资料和三维湍流资料的相似关系建立方法如下：

根据大气边界层湍流的相似性理论，湍流脉动速度满足如下的相似性关系：

其中，σ_u,v,w表示σ_u或σ_v或σ_w，分别为纵向、侧向和垂向湍流脉动速度，U_*表示特征速度，F_u,v,w(z/L,h/L)为纵向、侧向和垂向三个方向对应的无因次函数，z为高度，h为大气边界层的特征尺度，L为莫宁—奥布霍夫长度：

其中，U_*为特征速度，k为开尔曼常数，θ为位温，θ’为温度脉动量，w’为垂向脉动速度，

只考虑核设施近地面层相似性关系函数如下：

这里U_*取地面摩擦速度，对中性层结有：

湍流扩散强弱可以用三个方向的湍流度I_u、I_v、I_w来度量，它们分别为：

其中，U是平均风速，如果风速廓线也遵守莫宁—奥布霍夫相似性，那么湍流度也遵守相似性，

通过部分湍流观测数据以及常规气象观测资料，确定相似性关系的函数形式以及中性条件下A、B、C的取值。

4.如权利要求1所述的核设施废气择时排放的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，假定100米高度以下气层遵守近地面层规律：其中，u₂、u₁分别为高度z₂、z₁对应的风速，z₀为地面粗糙度，选取全年中性稳定度的风廓线资料，采用最小二乘法估算地面粗糙度。

5.如权利要求1所述的核设施废气择时排放的设计方法，其特征在于，步骤(3)中计算理查森数的方法如下：

分别表示垂直方向上的风速梯度，表示位温梯度，可以由气象塔常规气象观测资料计算得到，稳定度函数S_h、S_m可表示为通量理查森数R_f的函数：

其中，通量查森数R_f由梯度理查森数R_i求得：

其中，C_h、C_m、R_f1、R_f2为常数，R_i≥0.191时，R_ifc取常数0.2。