ТРЕХМЕРНОЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО ПЕРЕНОСА РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПРОМПЛОЩАДКЕ АЭС

При решении задач обеспечения комплексной безопасности АЭС большое значение имеет возможность моделирования процессов, происходящих на различных стадиях тяжелой аварии, от начальной до момента выхода радиоактивных продуктов деления за пределы защитной оболочки АЭС. Для того, чтобы достоверно оценивать радиационную обстановку на промплощадке АЭС и с хорошей точностью рассчитывать дозы облучения при попадании радионуклидов в атмосферу, необходимо иметь трехмерные расчетные коды, способные  моделировать воздушные течения в сложной трехмерной геометрии промплощадок на основе решения трехмерных уравнений Навье-Стокса с соответствующими граничными условиями на твердых поверхностях и с использованием моделей турбулентности (CFD-кодов).

ИБРАЭ РАН разработан и верифицирован CFD-код с моделями турбулентности типа LES и RANS, использующий простые однородные  сетки, и создана информационно-моделирующая система поддержки принятия решений по защите населения при радиационных авариях, включающая в себя базу цифровых 3D-моделей промышленных площадок и элементов городской застройки, модули расчета концентраций и плотности выпадения радиоактивных веществ и визуализации результатов расчета. Расчет распространения примесей в вычисленном ветровом поле производится на основе решения трехмерного уравнения адвекции-диффузии с коэффициентами турбулентного обмена, следующими из модели турбулентности. Расчет мощности дозы в заданной точке на площадке производится путем прямого интегрирования вкладов от источников в расчетных ячейках с активностью в объеме воздуха и на поверхностях.

Модуль трехмерного моделирования включает в себя три взаимосвязанные подсистемы:

• базу данных цифровых трехмерных моделей моделируемых объектов — промышленных площадок ЯРОО и элементов городской застройки;
• подсистему расчета концентраций и плотности выпадения загрязняющих веществ в заданных метеорологических условиях;
• подсистему обработки и  визуализации результатов расчета, обеспечивающую представление результатов вычислений в режиме реального времени.

Ввизуализация результатов расчета поверхности уровня концентрации активности в  воздухе.

Моделирование переноса и распределение плотности осаждения радиоактивных аэрозолей на промплощадке АЭС.

В настоящее время в рамках реализации ФЦП «Ядерная и радиационная безопасность» специалистами ИБРАЭ РАН созданы 18 трехмерных моделей промышленных площадок АЭС и ряда предприятий атомной отрасли, в том числе ОАО «СХК», ФГУП «ПО «Маяк», ОАО «ГНЦ НИИАР», НИЦ «Курчатовский институт», Кирово-Чепецкого отделения филиала «Приволжский территориальный округ» ФГУП «РосРАО», ОАО «Машиностроительный завод».

Примеры построения трехмерных моделейпромплощадок АЭС.

Результаты моделирования радиационной обстановки на площадке Электростальского завода тяжелого машиностроения в ходе радиационного инцидента в апреле 2013 г.