پایان نامه با کلید واژه های عوامل طبیعی، عدم اطمینان، نقطه مرکز

دانلود پایان نامه ارشد

زمین حساس است که با زمان و مکان تغییر میکند.
محاسبات تهنشست خشک در مدل HYSPLIT با استفاده از رویکرد سرعت تهنشست خشک بهکارمیرود. در این رویکرد، فرض میشود که شار تهنشست برابر با ضریب غلظت سطحی ایزوتوپها و سرعت تهنشست خشک است. غلظتهای سطحی به وسیله مدل محاسبه میشوند و فرض میکنیم که اعداد به دست آمده درست هستند. پارامتر بحرانی vd است که از یک ایزوتوپ به ایزوتوپ دیگر بر اساس اثر متقابلشان با سطح متفاوت است. یک عدم اطمینان ذاتی در همه مدلهایی که از مقدار vd استفاده میکنند، وجود دارد. در بیشتر مدلها تنها یک vd میتواند برای هر آلودگی (یا ایزوتوپ) به کار رود. ولی در هر حال سرعت تهنشست برای پارامتر مدل شده با نوع پوشش زمین تغییر میکند، زیرا به اثر متقابل بین پارامتر و سطح بستگی دارد. از آنجایی که نواحی خیلی بزرگ در مدلهای سینوپتیک53 مشمول میشوند، پوشش زمین تغییرات اساسی را در دامنه مدل نشان میدهد ]4[.
تهنشست خشک میتواند یا به طور مستقیم برای رادیونوکلوئیدهایی که بر اساس ویژگی فیزیکی و شیمیایی آنها طبقهبندی شدهاند و یا با استفاده از روش مقاومت که به اطلاعاتی در مورد پارامترهایی که اثر متقابل رادیونوکلوئیدها با سطح را توصیف میکند نیاز دارد (مانند: وزن مولکولی، واکنش پذیری سطح، ضریب پخش، ثابت هنری موثر54)، محاسبه شود.
رویکرد سرعت تهنشست خشک ثابت، با وجود همه عدم قطعیتهایش، برای این تحقیق به کار رفته است. اگرچه این رویکرد بسیار نامطمئن است اما به طور گسترده در مدلهای سینوپتیک به کار میرود، زیرا روش مقاوت سطح شامل محاسبات نسبتا گستردهای است که برای هر نوع پوشش سطحی متفاوت باید تکرار شود. در این مطالعه سرعت تهنشست خشک برای هر رادیونوکلوئید و نوع سطح، ثابت فرض میشود. مقادیر تهنشست خشک در مقاله باکلانوف و سرنسن55 (سال2000) برای انواع سطوح متفاوت و گروههای ایزوتوپ متفاوت گزارش شده است که در جدول (4-2) برای نشان دادن تنوع مقادیر، آورده شده است] 4[. از آنجائیکه، ناحیه مورد بررسی (تهران)، یک ناحیه شهری است، در شبیهسازی انجام شده از مقدار vd برای نواحی شهری استفاده شده است.

جدول 4-2. سرعت تهنشست خشک برای سطوح مختلف و گروههای ایزوتوپی مختلف (m/sec)
شکل فیزیکی-شیمیایی
آب
علفزار
کشاورزی
جنگل
شهری
گازهای نجیب
0
0
0
0
0
آئروسل
0007/0
0015/0
002/0
0075/0
0005/0
ید
001/0
015/0
02/0
073/0
005/0
مواد آلی
0005/0
00015/0
0002/0
00075/0
00005/0

4-4-2- تهنشست مرطوب56
ته نشست مرطوب، به وسیله فرآیندهای درون ابر57 و زیر ابر58 محاسبه میشود. فرآیند درون ابر مربوط به در هم آمیختگی رادیوایزوتوپهای درون ابرها و فرآیند زیر ابر مربوط به شسته شدن رادیوایزوتوپها به وسیله بارش است. این دو پارامتر در تهنشست مرطوب مهم است و دو ضریب نشان دهنده تاثیرات این دو فرآیند در مدل است که مقادیرشان توسط آزمایشگاه تحقیقات هوایی NOAA به دست میآید ]12[. مقدار به کار رفته برای انتقال داخل ابر و ضریب جذب زیر ابر در این مدل به ترتیب برابر با 4×10+4 و 5×10-5 میباشد ]29[.
4-4-3- ثابت قانون هنری
کسر ایزوتوپهای گازی که به وسیله ابر و قطرات باران جذب میشوند، به وسیله حلالیت آنها در آب تعیین میشود. بنابراین ثابت قانون هنری یک پارامتر مهم برای ایزوتوپهای گازی است. باید متذکر شویم که در این تحقیق تنها ایزوتوپهایی که در فاز گازی مدل شدهاند، گازهای نجیب میباشند. در بیشتر مطالعات انجام شده، به وضوح نشان داده شده است که گازهای نجیب به صورت مرطوب و خشک روی سطح رسوب نمیکنند، تنها توسط فرآیندهای واپاشی از اتمسفر جدا میشوند.
ثابت قانون هنری (همچنین سرعتهای رسوب خشک)، برای گازهای نجیب، در شبیهسازی مدل ما صفر تعیین شده است. این بدین معنا است که اثرات زیستی گازهای نجیب، متناسب با استنشاق ایزوتوپهای موجود در جو میباشد ]4و32[.

4-4-4- باز تعلیق ذرات تهنشست شده
ایزوتوپهایی که به صورت خشک و مرطوب روی سطوح رسوب میکنند، میتوانند دوباره معلق شوند و مانند ایزوتوپهایی که در اتمسفر وجود دارند، دوباره استنشاق شوند. این اثر میتواند ناشی از وزش باد، عبور و مرور انسان و حیوانات و دیگر عوامل طبیعی و غیر طبیعی باشد. فرآیند بازتعلیق در مدل HYSPLIT با به کار گرفتن ضریب نرخ باز تعلیق در نظر گرفته شده است و مقدار ماده ای که دوباره در اتمسفر معلق شده و برای استنشاق موجود است را محاسبه میکند. مقدار نرخ بازتعلیق به کار رفته در این تحقیق برای گازهای نجیب صفر و در سایر موارد 1-m6-e0/1 است که این مقدار توسط خود مدل پیشنهاد شده است ]7[. این عدد بدین معنی است که از هر یک میلیون ذرهای که بر روی زمین تهنشست میکند، تنها یکی از آنها دوباره از روی سطح زمین بلند شده و وارد هوا میگردد. بیشتر دادهها برای نرخ بازتعلیق بعد از مطالعه بر روی حادثه چرنوبیل به دست آمده است.

4-4-5- چگالی، شکل و قطر ذرات
دراکسلر (1997) بیان میکند که با در نظر گرفتن صفر برای هر یک از این مقادیر، مدل، آلودگی را به صورت گاز در نظر میگیرد ]33[. مقدار توصیه شده برای ذرات توسط دراکسلر یک میباشد. کینسر59 در سال 2001 برای مطالعه ته نشست مرطوب سزیم-137 پس از حادثه چرنوبیل و بررسی اثرات پارامترهای زیر ابر و درون ابری برای ته نشست کل، مقدار یک را برای چگالی، شکل و قطر ذرات در نظر گرفت ]34[. بنابراین مقدار هر یک از این پارامترها بر طبق نقطه نظر دراکسلر و کینسر برای ذرات یک و برای گازها صفر در نظر گرفته میشوند.
در مورد ید این نکته وجود دارد که این عنصر در دو شکل گازی و ذرهای در مدل HYSPLIT در نظر گرفته میشود. به دلیل موجود نبودن میزان انتشار ید گازی در FSAR مربوط به راکتورهای مورد بررسی، ید به عنوان ذره در نطر گرفته شد.

4-5- روش محاسبه غلظت هوا در HYSPLIT

در این قسمت مروری بر معادلات پراکندگی برای ذرات و پفها و چگونگی محاسبه غلظت هوا، خواهیم داشت. در مدل لاگرانژی، غلظتهای هوا با دو روش محاسبه میگردند. در روش پف، از چشمهی مورد نظر، پفهای آلاینده، در بازههای زمانی مشخصی انتشار مییابند. در هر پف کسر مشخصی از جرم آلاینده وجود دارد. پف بر حرکت خود در امتداد حرکت نقطه مرکزی خود ادامه میدهد تا این که در هر دو جهت عمودی و افقی، تحت تاثیر آشفتگی جو قرار گرفته و گسترش یابد. در روش ذره، چشمه به وسیله انتشار تعداد زیادی از ذرات شبیهسازی میگردد. همچنین برای انتقال هر ذره، عددی تصادفی برای حرکت آن با توجه به آشفتگی جو در نظر گرفته میشود. معادلات پراکندگی پف و ذرات در قالب مولفههای سرعت آشفتگی فرمولبندی میشوند. این مولفههای سرعت، تابعی از پراکندگی آشفتگی میباشند. در مورد پراکندگی ذرات، فرآیند پراکندگی از مجموع مولفه آشفتگی و میانگین سرعت به دست آمده از دادههای هواشناسی، بیان میگردد. مدل پراکندگی ذرات را میتوان در هر دو جهت عمودی و افقی به کار برد.
پس از محاسبه موقعیت جدید در یک بازه زمانی ناشی از فرورفت میانگین باد، مولفه آشفتگی به موقعیتهای میانگین ذرات (X و Z) اضافه میگردد [29]:
(4-1) X_final (t+Δt)=X_mean (t+Δt)+U^ˊ (t+Δt)ΔtG
(4-2) Z_final (t+Δt)=Z_mean (t+Δt)+W^ˊ (t+Δt)Δt〖Z_top〗^(-1)
پارامترهای G‌ و Z-1top ضرایب تبدیل واحد مورد نیاز میباشند.
محاسبه غلظت برای ذرات، در جهت عمودی و یا جهتهای عمودی و افقی انجام میگیرد. محاسبات برای توزیع عمودی ذرات میتواند به صورت top-hat و یا پف گوسی در جهت افقی باشد. بدین ترتیب به جای محاسبه ذرات در یک نقطه، مجموع ذرات در یک سلول را خواهیم داشت. یک سلول در مرکز یک گره تعریف میگردد و مساحتی متناسب با نصف فاصله تا گرههای مجاور دارد. توزیع غلظت برای یک سلول ناشی از یک ذره با جرم m در سه بعد با رابطه (4-3) تعریف میشود [30].
(4-3) Δc=m〖(Δx Δy Δz)〗^(-1)
در رابطه (4-3)، xΔ و yΔ و zΔ ابعاد سلول موردنظر میباشند.
توزیع پف ممکن است در هر دو جهت عمودی و افقی و یا فقط در جهت افقی تعریف شود. برای هر پف غلظتها در هر بازه زمانی برای همه گریدهایی که داخل محدوده پف قرار میگیرند، با هم جمع میگردند که این بازه در حالت top-hat معادل با ±1.5σ_i و در مورد توزیع گوسی معادل ±3σ_h میباشند. i‌ در این روابط بیانگر جهت عمودی یا افقی میباشد.
میزان توزیع غلظت به وسیله هر پف با جرم m‌ در یک نقطهی گرید برای مدل top-hat، با رابطه (4-4) به دست میآید [30].
(4-4) ∆c=m(πr^2 ∆z)^(-1)
که در این رابطه ∆z=3.08σ_z و r=1.54σ_h میباشد. همه گرههای داخل پف گسترده، همان ∆c را دریافت میکنند.
میزان توزیع غلظت برای یک پف گوسی با رابطه (4-5) به دست میآید.
(4-5) ∆c=m〖(2π〖σ_h〗^2 ∆z)〗^(-1) exp⁡( -(0.5x^2)/〖σ_h〗^2 )
در این رابطه x فاصله از مرکز پف تا گره گرید میباشد.

4-6- ساختن ورودی برای مدل HYSPLIT

ورودیهای این مدل به دو صورت گرافیکی و متنی ساخته میشوند. ساخت ورودی به صورت گرافیکی در مواقعی که تعداد هستههای پرتوزا زیاد باشند، امکان پذیر نمیباشد و باید از روش متنی استفاده کرد ]32[. توضیح این دو مورد در ادامه آمده است.

4-6-1- ورودی گرافیکی
در ساختن ورودی به صورت گرافیکی یکی از اشکالات این است که تنها میتوان هفت هسته پرتوزا را وارد کرد. اضافه کردن تعداد هستههای پرتوزا از طریق فایل control که در واقع ورودی متنی مدل میباشد، قابل انجام است. مراحل ساختن فایل ورودی به صورت گرافیکی پس از اجرای مدل به صورت زیر میباشد:
پس از نصب و راهاندازی برنامه، بر روی Menu کلیک میکنیم.

شکل 4-1: وارد شدن به مدل
برای وارد کردن دادههای مورد نیاز وارد گزینه Setup Run از قسمت Concentration میشویم. سپس صفحه اصلی ورودی نمایان میشود، که با وارد شدن به هر کدام از آنها دادههای لازم را وارد میکنیم.

شکل 4-2: وارد شدن به Setup Run برای وارد کردن دادههای مورد نیاز

شکل 4-3: صفحه اصلی ورودی دادههای هواشناسی و زمانهای مورد نیاز و مشخصات هستههای پرتوزا
با کلیک بر روی گزینه Pullutant, Deposition and Grides setup پنجره ای باز میشود که بخش مربوط به وارد کردن اطلاعات هستههای پرتوزا، گریدبندی و مقدار پارامترهای مربوط به ته نشست میباشد.

شکل 4-4: تعیین روش حرکت عمودی توده
در این پنجره روش حرکت عمودی پف یا ذرات برای مدل تعریف میگردد. در محاسباتی که در این مطالعه انجام گرفته، روش isentropic در نظر گرفته شد.

شکل 4-5: تعیین مقادیر مربوط به آلایندهها، گریدبندی و ته نشست هستههای پرتوزا
با انتخاب گزینه Specie از قسمت Pullutant، پنجره ای باز میشود که برای تعریف پارامترهای لازم برای هستههای پرتوزا از قبیل نام آن، آهنگ انتشار، بازه زمانی انتشار و زمان شروع انتشار میباشد.

شکل 4-6: تعریف آلایندهها ( نام، آهنگ انتشار، تعداد ساعات انتشار و زمان شروع انتشار)

گزینه Grid مربوط به تعریف گریدها میباشد. پارامترهایی مانند مرکز گرید، گامهای محاسبه، بازه محاسبه غلظت و ته نشست، تعداد و ارتفاع سطوح محاسبه و همچنین روش محاسبه و بازه زمانی محاسبات در این قسمت قابل تعریف میباشند.

شکل 4-7: تعیین مشخصات کلی گریدها و تعیین نوع خروجی

با انتخاب گزینه Specie از قسمت deposition، پنجره ای باز میشود که در آن پارامترهای وابسته به تهنشست برای مدل تعریف میگردند که شامل قطر، چگالی و شکل ذرات، سرعت ذرات، ضریب هنری، ضرایب زیر ابر و درون ابر و همچنین نیمه عمر رادیو ایزوتوپها میباشد. در انتها نیز ضریب بازتعلیق برای مدل تعریف میگردد.

شکل 4-8: پارامترهای مربوط به ته نشست خشک و مرطوب و ضریب باز تعلیق

پس از وارد کردن تمام پارامترهای لازم در هر مرحله گزینه Save را کلیک کرده و در نهایت برای اجرا

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های ایالات متحده، مدل ترکیبی، رطوبت نسبی Next Entries پایان نامه با کلید واژه های اجرای برنامه