Технология моделирования распространения радиоактивных загрязняющих веществ в условиях сложной застройки

30.06.2025 2025 - №02 Экология ядерной энергетики

А.Г. Царина Е.Г. Алексанян Л.М. Хачатурова И.В. Стогова Г.Н. Фреймундт

https://doi.org/10.26583/npe.2025.2.09

Рассматривается система оперативного прогнозирования процессов переноса и рассеяния радионуклидов, попавших в атмосферу в результате аварии. Представлено описание программного комплекса, реализующего технологию моделирования полей концентрации радиоактивных загрязняющих веществ над урбанизированными территориями по конкретным метеорологическим данным и заданным источникам загрязнения. Для проведения расчетов строится цепочка взаимодействия вычислительных модулей, включающая в себя предпроцессинг, обеспечивающий подготовку модели расчетной области с оптимизированными границами зданий и цифровым макетом рельефа; процессинг, выполняющий построение трехмерных полей ветра с учетом застройки, моделирование переноса загрязнения и получение полей объемной концентрации загрязняющих веществ и постпроцессинг, позволяющий наглядно представить результаты расчетов в табличном, графическом и анимированном видах. Приведено сопоставление получаемых при тестировании основных программных модулей данных с опубликованными в научной литературе материалами натурных и вычислительных экспериментов. В частности, проведено сравнение полей скорости ветра и рассмотрены диффузионные эксперименты, получены хорошие показатели согласованности. Показаны результаты применения программного комплекса для решения задач моделирования формы облака при аварийном загрязнении урбанизированной территории и оценки интегрального радиационного воздействия поступивших при аварийном выбросе загрязняющих веществ.

Ссылки

1. Букринский А.М. Безопасность атомных электростанций по федеральным нормам и правилам России и стандартам МАГАТЭ. М.: НТЦ ЯРБ, 2007.
2. Косых В.С., Бородин Р.В., Корнейчук Н.А. RECASS: система информационной поддержки принятия решений в случае аварийных ситуаций на радиационно и химически опасных объектах. Проблемы гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды. Сборник статей. Том III. ГУ «НПО «Тайфун». Обнинск, 2010, т. III, с. 24–35.
3. Царина А., Алексанян Е. Технология создания цифровой модели урбанизированной территории. Метеоспектр. 2022;3:10–15.
4. Гутников В.А., Лифанов И.К., Сетуха А.В. О моделировании аэродинамики зданий и сооружений методом замкнутых вихревых рамок. Механика жидкости и газа. 2006;4:78–92.
5. Nelson M, Addepalli B., Hornsby F., Gowardhan A., Pardyjak E., Brown M. Improvements to a Fast-Response Urban Wind Model. 15th AMS Applications of Air Pollution Meteorology Conference. Conference Paper. New Orleans, LA, 2008. URL: https://www.researchgate.net/publica- tion/260320981_Improvements_to_a_Fast-Response_Urban_Wind_Model (дата обращения: 02.11.2024).
6. Самохина А.С., Сетуха А.В., Кирякин В.Ю., Марчевский И.К., Щеглов Г.А. Имитационная модель распространения поражающего агента в городской застройке. Управление большими системами. 2008;20. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/imitatsionnaya-model-rasprostraneniya-porazhayuschego-agenta-v-gorodskoy-zastroyke (дата обращения: 02.11.2024).
7. Bernard J., Lindberg F., Oswald S.M. URock 2023a: an open-source GIS-based wind model for complex urban settings. Geoscientific Model Development. 2023;16(20):5703–5727. DOI: https://doi.org/10.5194/gmd-16-5703-2023
8. Bagal N., Pardyjak E., Brown M. Improved Upwind Cavity Parameterization for a Fast Response Urban Wind Model. Bulletin of the American Meteorological Society. 2004;567–570.
9. Pol S., Bagal N., Singh B., Brown M., Pardyjak E. Implementation of a new roof-top recirculation parameterization into the QUIC fast response urban wind model. 86th AMS Annual Meeting, 2006. URL: https://www.researchgate.net/publication/267780172_Implementa- tion_of_a_new_rooftop_recirculation_parameterization_into_the_quic_fast_response_urban_wind_model (дата обращения: 21.11.2024).
10. Nelson M, Addepalli B., Hornsby F., Gowardhan A., Pardyjak E., Brown M. Im-provements to a Fast-Response Urban Wind Model. 15th AMS Applications of Air Pollution Meteorology Conference. Conference Paper. New Orleans, LA, 2008. URL: https://www.researchgate.net/publication/260320981_Improvements_to_a_Fast-Response_Urban_Wind_Model (дата обращения: 21.11.2024).
11. Klein P., Leitl B., Pascheke F., Schatzmann M. 5.4 Wind-Tunnel Simulation of the Joint Urban 2003 Tracer Experiment. Symposium on Planning, Nowcasting, and Forecasting in the Urban Zone. 2003. URL: https://ams.confex.com/ams/pdfpapers/73272.pdf (дата обращения: 21.11.2024)
12. Tominaga Y., Mochida A., Yoshie R., Kataoka H, Nozu T., Yoshikawa M., Shirasawa T. AIJ guidelines for practical applications of CFD to pedestrian wind environment around buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2008;96:1749–1761. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.02.058
13. РД 52.18.717–2009 Методика расчета рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере при аварийных выбросах. Обнинск, ООО «ПРИНТ-СЕРВИС», 2009, 113 с.
14. Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1995, 497 c. ISBN 5-283-03059-8
15. РБ-106-21. Рекомендуемые методы расчета параметров, необходимых для разработки и установления нормативов предельно допустимых выбросов радиоактивных веществ в атмосферный воздух. М: Ростехнадзор, 2021, 72 с.

оперативная модель распространение радиоактивной примеси застройка поле ветра оценка воздействия радиационного загрязнения

Ссылка для цитирования статьи: Царина А.Г., Алексанян Е.Г., Хачатурова Л.М., Стогова И.В., Фреймундт Г.Н. Технология моделирования распространения радиоактивных загрязняющих веществ в условиях сложной застройки. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2025. – № 2. – С. 100-113. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2025.2.09 .