پایان نامه با کلید واژه های آلودگی هوا، منابع طبیعی، بلایای طبیعی

دانلود پایان نامه ارشد

خنککننده23، استفاده کرده و همچنین میتواند به عنوان یک کمککننده تقویتی اضافی به اپراتورها، عمل کنند. در این تحقیق دو نمونه سیستم خبره بسط و توضیح داده شدهاند که یکی از این سیستمها در تشخیص حادثه از دست دادن خنککننده (LOCA) در مدار خنککننده یک راکتور توان تحت فشار می باشد. این تحقیق در ژورنالRelaibility Engineering & system safety در سال 1992 منتشر گردیده است ]18[.
همچنین حادثه ای در سال 1965 و در مجموعه ونوس24 در بلژیک رخ داد. رابرت جانسون25 در طی یک تحقیق با عنوان حادثه راکتور تحقیقاتی مل، به بررسی این حادثه و چگونگی وقوع آن و اثرات ناشی از این حادثه میپردازد. 30 درصد از آب این راکتور که از سوخت دی اکسید اورانیوم با غنای 7% در یک تانک آب استفاده میکرد، در زمان حادثه آب سنگین بوده است. رخداد حادثه بدین صورت بود که در طی تنظیم میله های کنترل، یک اپراتور یک میله کنترل را قبل از آن که بقیه میله ها داخل قلب قرار گیرند، از آن خارج میکند، ناگهان درخشندگی و زیادی را در کف راکتور مشاهده نموده و فورا میله های کنترل را به داخل قلب می فرستد و اتاق را ترک میکند. پای چپ او در زمان حادثه معادل rem4000-1750 را دریافت می کند که مجبور به قطع آن می گردد. دزی که سینه این فرد دریافت کرده در حدود rem500 بوده است این حادثه فقط یک زخمی داشت ]19[.
در داخل کشور نیز در زمینه ی فیزیک بهداشت راکتورهای هسته ای ایران و اثرات مواد پرتوزا بر روی محیط تحقیقاتی صورت گرفته است که به چند مورد اشاره میگردد؛ در زمینه دز رسیده به انسان توسط گروه دکتر شالچی در دانشگاه اصفهان، بررسی اثرات رادیوبیولوژیکی راکتور تهران توسط خانم دکتر صادقی و همکارانشان در سازمان انرژی اتمی ایران و برآورد دز معادل موثر کل (TEDE) و دز مجموع (CE) در حادثه از دست رفتن خنک کننده (LOCA) در راکتور بوشهر، توسط آقای دکتر رئیسعلی و همکارانشان در سازمان انرژی اتمی ایران، تحقیقاتی صورت گرفته است. در طی جستجوها و تحقیقات صورت گرفته، هیچ گونه تحقیقی در رابطه با وقوع بلایای طبیعی و سوانح هسته ای بر روی راکتورهای تهران و ایران که منجر به چاپ مقاله در کنفرانسها، مجلات و کتب شود، یافت نشد.

فصل سوم

تئوری انواع مدلهای پخش

آلودگی هوا عبارت است از وجود یک یا چند ماده آلودهکننده در هوای آزاد به مقدار و مدتی که کیفیت هوا را تغییر داده و برای انسان، حیوان، گیاه و ساختههای بشری مضر باشد. اگر چه هوا در سطح زمین به فراوانی موجود و قابل دسترس است، اما حاوی مقادیر زیادی ناخالصی میباشد. تمام ناخالصیهائی که در هوای استنشاق شده وجود دارد به سلامت انسان آسیب نمیرساند و بستگی به عواملی مانند نوع ناخالصی ودرصد آن در هوا و…دارد.
انسان میتواند بدون آب و غذا تا چندین روز زنده بماند، ولی بدون هوا بیش از چند دقیقه قادر به ادامه حیات نخواهد بود. سوالی که ممکن است در اینجا پیش بیاید این است که چرا بحث در مورد آلودگی هوا برای حیات انسانها امری ضروری به نظر میرسد؟
پاسخ به این سوال در واقع به میزان مصرف هوا در طول شبانهروز نسبت به آب و غذا برمیگردد. هر انسان، بهطور متوسط در طول یک روز 5/1 کیلوگرم غذا، 5/2 کیلوگرم آب و 15 کیلوگرم هوا مصرف میکند که این مقادیر به وضوح، اهمیت پرداختن به آلودگی هوا را نشان میدهند.
منابع آلودگی هوا در حالت کلی به دو قسمت تقسیم میشود :
*منابع طبیعی
*منابع مصنوعی
منابع طبیعی آلودهکننده هوا بدون دخالت مستقیم بشر باعث آلودگی هوا میشوند. طوفان، گرد و غبار صحرا، آتشسوزيهای خودبهخود جنگلها، اقيانوسها، فعاليت آتشفشانها مثالهایی از این منابع میباشند.
منابع مصنوعی آلودهکننده هوا منابعی هستند که با دخالت انسان باعث پخش آلایندهها در هوا میگردند. مثالهایی از این نوع آلایندهها وسایل نقلیه موتوری، صنایع، نیروگاهها و منابع تجاری و خانگی میباشند. نکته دیگر اینکه سهم آلایندههای مصنوعی در آلوده کردن محیط به مراتب بیش از آلایندههای طبیعی میباشد. در این فصل به توضیح روشهای انتشار مواد در هوا خواهیم پرداخت] 20[.

3-1- تعریف پایداری

هواشناسان لایه سطحی جو را به سه قسمت تقسیم میکنند:
* ناپایدار
* طبیعی
* پایدار
این تقسیم بندی به اندرکنش بسته هوا در طول جابجایی بیدررو در جهت عمودی بر میگردد.
اگر چگالی بسته هوا کمتر از چگالی محیط بوده 〖(ρ〗_p ρ_e) یا دمای بیشتری نسبت به محیط داشته باشد (T_pT_e)، بسته هوا به سمت بالا شتاب میگیرد و بلعکس اگر چگالی بسته هوا بیشتر از چگالی محیط بوده (ρ_pρ_e)، یا دمای کمتری نسبت به محیط داشته باشد (T_pدر نهایت اگر چگالی بسته هوا با چگالی محیط پیرامون یکسان باشد (ρ_p=ρ_e یا T_p=T_e)، بسته به همان صورت قبلی به حرکت خود ادامه خواهد داد.
میتوان فرمولهایی به صورت زیر برای نشان دادن این سه حالت در نظر گرفت :
(3-1) شرایط ناپایدار (∂T_e)/∂z<-(〖./٩٨ 〗^° C)/١٠٠m
(3-2) شرایط طبیعی (∂T_e)/∂z=-(〖./٩٨ 〗^° C)/١٠٠m
(3-3) شرایط پایدار (∂T_e)/∂z>-(〖./٩٨ 〗^° C)/١٠٠m
که در این روابط (∂T_e)/∂z بیانگر گرادیان دمای محیط میباشد. همچنین کمیت -(〖./٩٨ 〗^° C)/١٠٠m گرادیان دمای محیط در شرایط بیدررو است.
وقتی بستهای از هوای خشک بدون تبادل گرما با محیط اطراف خود به صورت عمودی حرکت کند، گرادیان دمای بیدررو که منتج شده از قانون اول ترمودینامیک است، به صورت رابطه (3-4) نوشته میشود:
(3-4) 〖(dT/dz)〗_ad=-g/C_p =-(〖./٩٨ 〗^° C)/١٠٠m
که g جاذبه گرانش و C_p گرمای ویژه در فشار ثابت میباشد، و بدین معنی است که با افزایش ارتفاع به مقدار ١٠٠ متر تقریبا 1 درجه سانتیگراد از دمای محیط کاسته میشود ]21[.
برای درک بیشتر از تعریف پایداری، شکل (3-1) مفید خواهد بود:

شکل 3-1: توضیح شرایط پایدار، طبیعی، ناپایدار ]21[

3-2- روشهای اندازهگیری آشفتگی

3-2-1- اندازهگیری اویلرین26
در این مدل جریان هوای عبوری از یک نقطه در نظر گرفته میشود. بدین ترتیب باد و آشفتگی محیط به وسیله یک بادسنج27، از جریان هوای عبوری که از یک نقطه میگذرد، محاسبه میگردد. نوع دیگری از اندازهگیری اویلرین به وسیله یک هواپیما میباشد که در میان آشفتگی روی خطی تقریبا راست حرکت میکند. همچنین به اندازهگیری که با حرکت یک بادسنج با سرعت متوسط باد در میان هوا انجام میگیرد، اندازهگیری اویلرین اطلاق میشود. در هیچ کدام از این موارد ابزار اندازهگیری با هوا حرکت نمیکند ]22[.

3-2-2- اندازهگیری لاگرانژین 28
اندازهگیری از یک مولکول هوا که برچسب زده شده و از بین میدان آشفتگی عبور میکند، اندازهگیری لاگرانژین نامیده میشود. به وضوح پخش آلودگی یک فرایند لاگرانژی است که متاسفانه در بیشتر اوقات با اندازهگیری اویلرین تخمین زده میشود ]22 و 23[.
تفاوت دو روش اندازهگیری فوق، در شکل (3-2) نشان داده شده است.

شکل 3-2: سیستم اندازهگیری باد با روشهای اویلرین و لاگرانژین ]22[

3-2-3- نسبت زمان لاگرانژین به اویلرین (β)
در شکل (3-3) یک تندباد دایرهای شکل با شعاع R، سر عت مماسی w و سرعت متوسط u به یک بادسنج که روی یک برج نصب شده است، نزدیک میشود.
مولکول در مدت زمان πR/w2 یک چرخش کامل حول مرکز دایره انجام میدهد، در حالی که بادسنج ثابت روی برج، مدت زمان عبور تندباد را R/u2 اندازهگیری میکند، بنابراین نسبت زمان لاگرانژین به اویلرین (β) از رابطه (3-5) محاسبه میگردد:
(3-5) β=(2πR/w)/(2R/u)=π/(w/u)=π/i

شکل 3-3: گردباد بزرگ با شعاع R در حال نزدیک شدن به بادسنج نصب شده روی یک برج ]22[

که i بیانگر چگالی آشفتگی میباشد.
با افزایش چگالی آشفتگی (کاهش پایداری)، نسبت β کاهش مییابد. پاسکال29 مقدار 4 را به عنوان یک مقدار میانگین خوب برای β پیشنهاد کرد. همچنین رید30، برای محاسبات دقیقتر پخش، رابطه (4-6) را پیشنهاد کرد:
(3-6) β =0.5/i که با توجه به رابطه (3-6) تناسب (3-7) در هر دو مورد وجود دارد:
(3-7) β∝1/i

3-3- مدلهای پراکندگی مواد

مدلهای بسیاری برای پراکندگی مواد وجود دارند که عبارتند از:
*مدل ستونی گوسی برای چشمههای پیوسته
*مدل آماری پخش برای چشمههای نقطهای پیوسته
*مدلهای مسیر ذرات مونت کارلو برای پخش
*پخش پف
*مدل همانندی پخش
*مدلهای پخش نواحی شهری ]23 و 24[

3-3-1- مدل ستونی گوسی برای چشمههای پیوسته
به دلایل زیر، از مدل گوسی به عنوان یک روش پایه در محاسبات پراکندگی استفاده میشود:
*نتایجی را بدست میدهد که نسبت به بقیه مدلها مطابقت خوبی با دادههای تجربی دارد.
*انجام عملیاتهای ریاضی در این معادله نسبتا به آسانی انجام میپذیرد.
*دارای مفهومی جذاب و خوشآیند میباشد.
*با طبیعت تصادفی آشفتگی سازگار است.
*حلی است برای معادله پخش فیکین برای ثوابت K و U
*دارای به اصطلاح فرمولهای نظری است که شامل میزان زیادی از تجربهگرایی در مراحل پایانی خود میباشد ]22[.

3-3-1-1- شکل مدل گوسی
چشمهای پیوسته با شدت Q (میکروگرم بر ثانیه) در ارتفاع موثر h، بالاتر از سطح زمین در نظر میگیریم. فرض میکنیم که باد u بصورت یکنواخت میوزد. در این صورت غلظت C (میکروگرم بر متر مکعب) با رابطه (3-8) داده میشود:
(3-8) C/Q=1/(2πσ_y σ_x u) e^((-y^2)⁄(2〖σ_y〗^2 ))×[e^(〖-(z-h)〗^2⁄(2〖σ_z〗^2 ))+e^(〖-(z+h)〗^2⁄(2〖σ_z〗^2 )) ]
محور y بیانگر جهت افقی میباشد، که مبدا این محور روی ستون قرار میگیرد. همچنین محور z بیانگر جهت عمودی و ارتفاع چشمه از سطح زمین است. در زمان شروع، فرض میشود که ارتفاع z هموار و یکنواخت است.
پارامترهای yσ و zσ انحراف استاندارد از توزیع غلظت (C) را در دو جهت y و z نشان میدهند. شکل (3-4) بیانگر مدل ستونی گوسی میباشد.

شکل 3-4: نشاندهنده مفاهیم مهم در مدل پولوم گوسی ]23[

مقدار تمام متغیرهای بالا، میانگین آنها در یک بازه 10 دقیقهای میباشد. سوالی که ممکن است در اینجا مطرح شود این است که اگر سرعت باد (u) صفر شود چه اتفاقی برای معادله پیش میآید؟
درست است که ممکن است بادسنج در نزدیکی سطح زمین مقدار صفر را برای سرعت باد نشان دهد، اما این مسئله در لایههای نزدیک به زمین به ندرت اتفاق میافتد و برای بادهای کاملا آرام سرعت 5/0 متر بر ثانیه تعریف میشود ]23[.

3-3-1-2- محاسبه مقدار پارامترهای پراکندگی yσ و zσ
این دو پارامتر تابعی از مسافت در جهت باد و پایداری بوده و بر اساس ترکیب نتایج نظری و تجربی قابل محاسبه میباشند.
برای برآورد پارامترهای پراکندگی، تخمین پایداری بر اساس طرحی ساده و ارزان قیمت امری ضروری به نظر میرسد. چندین روش برای تخمین این دو پارامتر وجود دارد که عبارتند از:
روش پاسکال، روش گرادیان دمای عمودی، روش عدد ریچاردسون31 ]23[.

3-3-1-2-1- روش پاسکال
در روش پاسکال اتمسفر به شش کلاس پایداری تقسیم میشود. به طور خلاصه کلاسهای A تا C شرایط ناپایدار، کلاس D شرایط تقریبا طبیعی و کلاسهای E و F شرایط پایدار را نشان میدهند. این روش در صورت عدم اندازهگیری آشفتگی مفید خواهد بود ]23[.

3-3-1-2-2- روش گرادیان دمای عمودی
در روش گرادیان دمای عمودی اثرات سرعت باد روی پخش به درستی در نظر گرفته نمیشود، به همین دلیل استفاده از آن در تمامی موارد نتایج درستی را به دست نمیدهد.

3-3-1-2-3-روش عدد ریچاردسون
در روش عدد ریچاردسون یا مونین-ابوکوف32، پایداری جو به صورت مستقیم اندازهگیری میشود که شامل محاسبات اثر اختلاط مکانیکی و اثر نیروهای رانش میباشد.
با توجه به توصیههای شدید برای استفاده از اندازهگیریهای آشفتگی در تخمین پخش، امروزه بسیاری از افراد از روش کلاسبندی پاسکال استفاده میکنند. دلیل استفاده از این روش، داشتن نتایج رضایتبخش در بیشتر موارد و همچنین سهولت کار میباشد. با این وجود در مواردی که خارج از نواحی تقسیمبندی، کار میشود، باید دقت لازم را به کار برد. مانند: زمینهای ناهموار (پرپیچ و خم)، مسافتهای بیشتر از 10 کیلومتر، ارتفاع

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های محیط زیست، سیستم های خبره، عوامل اجتماعی Next Entries پایان نامه با کلید واژه های ضریب همبستگی، نمونه برداری