Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона
Представлены результаты верификации модуля атмосферного переноса системы ядерного реагирования РОДОС. Использована недавно разработанная Java-версия этой системы. Моделирование экспериментов с выбросами Аргона (41Ar), проведенных в 2001 г. в Моле, Бельгия, показало преимущество параметризации погран...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Математичні машини і системи |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83328 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона / И.В. Ковалец, А.В. Халченков, Е.А. Евдин, М.И. Железняк // Мат. машини і системи. — 2010. — № 4. — С. 119-126. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860049319584858112 |
|---|---|
| author | Ковалец, И.В. Халченков, А.В. Евдин, Е.А. Железняк, М.И. |
| author_facet | Ковалец, И.В. Халченков, А.В. Евдин, Е.А. Железняк, М.И. |
| citation_txt | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона / И.В. Ковалец, А.В. Халченков, Е.А. Евдин, М.И. Железняк // Мат. машини і системи. — 2010. — № 4. — С. 119-126. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Математичні машини і системи |
| description | Представлены результаты верификации модуля атмосферного переноса системы ядерного реагирования РОДОС. Использована недавно разработанная Java-версия этой системы. Моделирование экспериментов с выбросами Аргона (41Ar), проведенных в 2001 г. в Моле, Бельгия, показало преимущество параметризации пограничного слоя атмосферы, основанной на теории подобия, по сравнению с более простой параметризацией, используемой в системе РОДОС по умолчанию, в которой высота пограничного слоя является функцией категории устойчивости атмосферы.
Представлені результати верифікації модуля атмосферного переносу системи ядерного реагування РОДОС. Використана нещодавно разроблена Java-версія цієї системи. Моделювання експериментів з викидами Аргону (41Ar), проведених у 2001 р. в Молі, Бельгія, показало перевагу параметризації граничного шару атмосфери, заснованої на теорії подібності, у порівнянні з простішою параметризацією, що використовується в системі РОДОС за замовчуванням, в якій висота граничного шару є функцією категорії стійкості атмосфери.
The results of the verification of the atmospheric dispersion module of nuclear emergency response system RODOS are presented. The recently developed Java-version of the system was used. Simulation of the experiments with emissions of Argon (41Ar), held in 2001 in Mol, Belgium had been performed. We demonstrate the advantage of the atmospheric boundary layer parameterization based on similarity theory as compared with the simpler parameterization currently used in RODOS by default, in which the height of the boundary layer is a function of atmospheric stability category.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:59:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Ковалец И.В., Халченков А.В., Евдин Е.А., Железняк М.И., 2010 119
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2010, № 4
УДК 004.9:504:519.6
И.В. КОВАЛЕЦ, А.В. ХАЛЧЕНКОВ, Е.А. ЕВДИН, М.И. ЖЕЛЕЗНЯК
ВЕРИФИКАЦИЯ МОДУЛЯ АТМОСФЕРНОГО ПЕРЕНОСА СИСТЕМЫ РОДОС
НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО РАСПРО-
СТРАНЕНИЮ АРГОНА
Анотація. Представлені результати верифікації модуля атмосферного переносу системи ядерно-
го реагування РОДОС. Використана нещодавно разроблена Java-версія цієї системи. Моделювання
експериментів з викидами Аргону (41Ar), проведених у 2001 р. в Молі, Бельгія, показало перевагу
параметризації граничного шару атмосфери, заснованої на теорії подібності, у порівнянні з
простішою параметризацією, що використовується в системі РОДОС за замовчуванням, в якій
висота граничного шару є функцією категорії стійкості атмосфери.
Ключові слова: турбулентна дифузія радіонуклідів, валідація моделей, ядерне аварійне реагування.
Аннотация. Представлены результаты верификации модуля атмосферного переноса системы
ядерного реагирования РОДОС. Использована недавно разработанная Java-версия этой системы.
Моделирование экспериментов с выбросами Аргона (41Ar), проведенных в 2001 г. в Моле, Бельгия,
показало преимущество параметризации пограничного слоя атмосферы, основанной на теории
подобия, по сравнению с более простой параметризацией, используемой в системе РОДОС по
умолчанию, в которой высота пограничного слоя является функцией категории устойчивости
атмосферы.
Ключевые слова: турбулентная диффузия радионуклидов, валидация моделей, ядерное аварийное
реагирование.
Аbstract. The results of the verification of the atmospheric dispersion module of nuclear emergency re-
sponse system RODOS are presented. The recently developed Java-version of the system was used. Simu-
lation of the experiments with emissions of Argon (41Ar), held in 2001 in Mol, Belgium had been per-
formed. We demonstrate the advantage of the atmospheric boundary layer parameterization based on si-
milarity theory as compared with the simpler parameterization currently used in RODOS by default, in
which the height of the boundary layer is a function of atmospheric stability category.
Key words: turbulent diffusion of radionuclides, model validation, nuclear emergency response.
1. Введение
Европейская Комиссия в рамках 3-й, 4-й, 5-й и 6-й Рамочных программ поддерживала и
координировала разработку комплексной системы реального времени аварийного реагиро-
вания на радиационные аварии – РОДОС [1]. За последние 10 лет система РОДОС была
внедрена в большинстве европейских стран.
Модуль атмосферного переноса системы РОДОС состоит из метеорологического
препроцессора (МПП) [2] и трех альтернативных моделей атмосферного переноса (МАП)
– АТСТЕП [3], РИМПАФ [4] и ДИПКОТ [5]. Перечисленные выше модели были разрабо-
таны в различных организациях, и их тестирование и верификация на экспериментальных
данных проводились разработчиками в основном с использованием автономных версий
этих моделей, не интегрированных в систему РОДОС в целом [6–8]. При всей ценности
этих работ подобная верификация представляется недостаточной в силу следующих при-
чин.
Во-первых, интеграция каждой модели в систему РОДОС требовала разработки
специальной версии соответствующей модели. Набор возможных входных данных интег-
рируемых моделей ограничен функциональными возможностями интерфейса системы
РОДОС. Подобных ограничений нет у разработчиков и пользователя автономных версий
моделей. Например, в системе РОДОС нельзя ввести в качестве входного параметра высо-
ту пограничного слоя. Следовательно, в МПП она вычисляется из эмпирических соотно-
120 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2010, № 4
шений. Одновременно во многих экспериментах проводились прямые измерения этого па-
раметра, которые использовались в соответствующих расчетах автономных версий МАП.
Во-вторых, результаты, полученные различными авторами с помощью автономных версий
МАП даже для одних и тех же экспериментов, практически невозможно сравнивать из-за
различных метеорологических препроцессоров, используемых в этих работах (тогда как в
системе РОДОС только один МПП). В-третьих, в различных работах представлены раз-
личные наборы выходных данных (например, различные виды статистических характери-
стик ошибок модели), которые порой трудно согласовать между собой. Верификация
МАП, интегрированных в системе РОДОС на основе натурных экспериментов, проводи-
лась лишь в немногих работах (например, [9]). При этом даже в таких работах сравнение
моделей между собой не проводилось (например, в [9] представлены результаты только
ATSTEP, интегрированного в систему РОДОС).
Следовательно, целью настоящей работы является верификация МАП, интегриро-
ванных в систему РОДОС, на данных натурных экспериментов и их сравнение между со-
бой. Система РОДОС предоставляет прекрасную возможность для сравнения и верифика-
ции различных МАП при полностью одинаковых наборах входных параметров. В настоя-
щей работе использовалась полностью новая Java-версия системы РОДОС (JРОДОС), раз-
работанная в последнее время по желанию пользователей [10, 11]. Все расчеты проводи-
лись только моделями, интегрированными в систему РОДОС, без привлечения автоном-
ных версий этих моделей.
2. Модуль атмосферного переноса системы РОДОС
2.1. Метеорологический препроцессор
МПП системы РОДОС [2, 12] является диагностической метеорологической моделью.
МПП интерполирует и экстраполирует имеющиеся измерения по горизонтали и вертикали
в узлы вычислительной сетки, используя полуэмпирические соотношения, описывающие
атмосферный пограничный слой. Учет неоднородностей рельефа производится с помощью
метода массосохраняющей интерполяции, который реализован с использованием эффек-
тивных численных алгоритмов [13].
Параметр шероховатости 0z в вычислениях МПП зависит от категории землеполь-
зования подстилающей поверхности. В системе РОДОС используются 5 категорий земле-
пользования: водная поверхность, городская застройка, лес, сельскохозяйственная терри-
тория, травяной покров с соответствующими значениями параметра шероховатости 1,5 м,
1,5 м, 0,2 м, 0,1 м и 0,01 м. Пользовательский интерфейс РОДОС не позволяет изменять
эти значения.
МПП использует значения категорий устойчивости, введенные пользователем, либо
значения, которые предоставляются вместе с другими измерениями. В случае отсутствия
такой информации в файлах с измерениями для определения категории устойчивости ис-
пользуются несколько вариантов полуэмпирических соотношений, связывающих этот па-
раметр с имеющимися измерениями.
Следующие виды измерений могут быть использованы для вычисления категорий
устойчивости: средние значения горизонтальной и вертикальной составляющих флуктуа-
ций скорости ветра, измерения температуры на двух вертикальных уровнях и скорости
ветра на одном уровне, облачность, баланс коротковолнового и длинноволнового излуче-
ния. Из этих же измерений вычисляются турбулентные потоки тепла и импульса в призем-
ном слое, на основе которых вычисляется масштаб Монина-Обухова L .
Высота пограничного слоя вычисляется с использованием полученных значений
для турбулентных потоков тепла и импульса и не может быть ни введена пользователем,
ни взята из измерений. По умолчанию в МПП РОДОС используется параметризация, в ко-
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2010, № 4 121
торой высота пограничного слоя определяется как табличная функция категории устойчи-
вости.
2.2. Модель АТСТЕП
В модели АТСТЕП [3] зависящая от времени мощность непрерывного выброса загрязни-
теля аппроксимируется ступенчатой функцией, в которой длины временных промежутков
постоянства функции одинаковы и равны 600t∆ ≈ с. Решение задачи атмосферной диффу-
зии с выбросом, функция источника которого совпадает с функцией источника исходной
задачи на i-м промежутке постоянства ступенчатой функции, аппроксимируется трехмер-
ным распределением (пуфом). Это Гауссово распределение в вертикальном и поперечном
по отношению к вектору скорости ветра сечении и вытянуто в продольном сечении. На-
чальный размер пуфа (ширина продольного распределения) в момент времени 0
it , соответ-
ствующем окончанию i -го интервала постоянства функции источника, приблизительно
равен 0
iL u t≈ ∆ .
Поле ветра переносит каждый пуф, а также деформирует и поворачивает его. Пара-
метры Гауссового распределения, характеризующие размер пуфа в поперечном и верти-
кальном направлениях ,y zσ σ , изменяются со временем за счет процессов турбулентного
перемешивания. Размер продольного распределения также увеличивается со временем за
счет турбулентного перемешивания на величину ( )x tσ : ( ) ( ) ( )0
i i xL t L t d tσ= + + . Здесь по-
следний член формально учитывает упомянутую выше возможную деформацию пуфа в
горизонтально неоднородном потоке.
Параметры распределения ( ) ( ) ( ), ,x y zt t tσ σ σ изменяются вместе с пройденным пу-
фом расстоянием по степенной зависимости в соответствии с параметризацией Карлсруэ.
На верхней и нижней границах области ставятся условия полного отражения. Начальные
подъем и смещение облака относительно источника в случае теплового выброса вычисля-
ются в зависимости от начальных температуры и скорости выброса с помощью формул
Бригса в предположениях о постоянстве скорости и градиента температуры по высоте.
При этом не учитывается начальное разбавление выброса на стадии теплового подъема.
2.3. Модель РИМПАФ
В модели РИМПАФ [4] непрерывный выброс вещества представляется в виде последова-
тельности мгновенных выбросов – пуфов. Пуфы переносятся ветром и растут за счет тур-
булентного перемешивания. В отличие от модели АТСТЕП распределение вещества в ка-
ждом пуфе Гауссово во всех трех направлениях. Скорость роста параметров распределе-
ния , ,x y zσ σ σ рассчитывается с использованием параметризации Карузерса, описанной в
[4] и основанной на соображениях подобия. Согласно этой параметризации, скорость роста
параметров , ,x y zσ σ σ определяется локальными свойствами турбулентных пульсаций в
месте нахождения пуфа, которые, в свою очередь, определяются масштабом Монина-
Обухова, высотой пограничного слоя и высотой над уровнем Земли.
Таким образом, от АТСТЕП в РИМПАФ скорость роста , ,x y zσ σ σ непрерывно за-
висит от параметров задачи, что является существенным преимуществом РИМПАФ по
сравнению с АТСТЕП. Однако применение параметризаций РИМПАФ требует аккуратно-
го определения всех необходимых параметров, что является задачей МПП. Однако комби-
нация модели РИМПАФ с МПП РОДОС до сих пор не была проверена на эксперимен-
тальных данных. Остальные важные для настоящей работы детали модели РИМПАФ пол-
ностью аналогичны модели АТСТЕП.
122 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2010, № 4
2.4. Модель ДИПКОТ
ДИПКОТ [5] является стохастической лагранжевой моделью. Аналогично модели РИМ-
ПАФ непрерывный выброс в ДИПКОТ представлен в виде последовательности мгновен-
ных выбросов. Однако, в отличие от РИМПАФ, пуфы в ДИПКОТ не только переносятся
полем ветра, но и совершают случайные блуждания. Еще одним важным отличием модели
ДИПКОТ от предыдущих моделей является то, что тепловой выброс параметризуется с
помощью решений уравнений Бригса, учитывающих изменение с высотой скорости и гра-
диента температуры, а также начальное разбавление выброса.
2.5. Интегрирование моделей в систему РОДОС
В системе РОДОС данные, введенные пользователем через пользовательский интерфейс и
извлеченные из баз данных РОДОС, передаются МАП через промежуточные (совместно
используемые моделями РИМПАФ, ДИПКОТ и АТСТЕП) массивы. Поэтому интеграцию
моделей, условно говоря, можно разбить на два этапа (рис. 1): 1) разработчики моделей
создают специальные версии кода модели, которые компилируются как библиотеки и
включают подпрограммы инициализации переменных модели на основе данных, храня-
щихся в совместно используемых массивах; 2) разработчики системы создают интегри-
рующий код (model wrapper), который инициализирует совместно используемые массивы
на основе данных, введенных через пользовательский интерфейс JРОДОС, а также дан-
ных, хранящихся в базах данных JРОДОС.
Рис. 1. Схема, иллюстрирующая процесс интеграции вычислительных моделей в JРОДОС
разработчиками моделей и системы
3. Результаты расчетов
3.1. Тестирование интегрированных моделей
Проверка правильности интеграции моделей является непростым заданием. Ошибки инте-
грации могут появиться как на стадии 1, со стороны самих разработчиков моделей, так и
на стадии 2, со стороны разработчиков системы. Поэтому проверка правильности интегра-
ции моделей требует активного взаимодействия со стороны разработчиков моделей и раз-
работчиков системы. В настоящей работе правильность интеграции моделей проверялась
путем сравнения результатов модели АТСТЕП, интегрированной в JРОДОС с АТСТЕП в
старой версии РОДОС (РОДОС-6). Выбор именно модели АТСТЕП для проверки пра-
вильности интеграции был обусловлен тем, что эта модель была интегрирована в старых
версиях системы РОДОС уже давно (с 1999 года АТСТЕП был интегрирован в РОДОС-3),
тогда как другие две модели (РИМПАФ и ДИПКОТ) были интегрированы в РОДОС-6
только около двух лет тому назад. Во-вторых, как РОДОС-6, так и АТСТЕП, были разра-
ботаны в одной и той же организации (Институт технологий Карлсруэ – KIT), поэтому
можно ожидать, что качество интеграции этой модели в РОДОС-6 наиболее высокое. Бы-
ли проведены серии тестов по сравнению с АТСТЕП, интегрированного в старый РОДОС
и с JРОДОС, которые показали близость результатов АТСТЕП, рассчитанных в этих двух
ААввттооннооммннааяя
ввееррссиияя
ммооддееллии
ИИннттееггрриирроовваанн--
нныыйй ккоодд ммооддееллии
((ddllll,, ssoo))
ВВхх.. //ввыыхх..
ффааййллыы
ССооввммеессттнноо
ииссппооллььззууее--
ммыыее ммаассссииввыы
11.. РРааззррааббооттччииккии
ммооддееллии
ИИннттееггррииррууюющщиийй
ккоодд ((mmooddeell
wwrraappppeerr))
JJРРООДДООСС
22.. РРааззррааббооттччииккии ссииссттееммыы
ISSN 1028-9763. Математичні машини
Рис. 3. Карта расположения датчиков
экспериментов
скольку модели АТСТЕП, РИ
используемыми массивами, то
томатически влечет за собой правильность
РИМПАФ и ДИПКОТ. Однако
дии 1 не исключены.
сии 41Ar через трубу реактора
скорости ветра на двух уровнях
чение 10-минутных интервалов
потока фотонов (fluence rate) за
броса была ≈1,5 x 1011 Бк/ч. Расположение
на рис. 3.
Эксперимент [15] рассчитывался
ДИПКОТ и РИМПАФ, поэтому
зультатов интегрированных и автономных
В табл. 1 представлены
ПАФ и ДИПКОТ для экспериментов
ставлены нормированные среднеквадратическая
поля концентрации [14]:
Рис. 2. Максимальные концентрации
лака в зависимости от расстояния
ные в настоящей работе с использованием
JРОДОС и рассчитанные в работе
РОДОС-6 для условий эксперимента
16.09.1985, 11
машини і системи, 2010, № 4
расположения датчиков для разных дней
экспериментов [15]
версиях системы
примером могут
зультаты сравнения
АТСТЕП-JРОДОС
ных в настоящей
зультатов
из работы [
перимента Индианаполис
показанных на
Хорошее
результатов
6 и АТСТЕП
шой достоверностью
предполагать
бок интеграции
(рис. 1) со стороны
чиков системы
РИМПАФ и ДИПКОТ работают с одними и теми
массивами, то правильность интеграции на стадии 2 модели
собой правильность интеграции на стадии 2 остальных
Однако ошибки интеграции моделей РИМПАФ и
3.1. Верификация
ных эксперимента
рному распространению
Эксперимент [
на площадке исследовательского
реактора BR1 Бельгийского
тра ядерных исследований
CEN) в Моле,
октября 2001 года
рименте изучался
перенос 41Ar.
следующие измерения
нутные измерения
реактора, высота которой равна 60 м; б) измерения
уровнях (69 и 78 м) метеорологической вышки,
интервалов, а также категории устойчивости; c) измерения
) за счет радиоактивного распада 41Ar. Средняя
ч. Расположение датчиков в разные дни экспериментов
рассчитывался в работах [6, 8] автономными
поэтому в данной работе есть возможность провести
интегрированных и автономных версий моделей.
представлены характеристики ошибок расчетов моделей
экспериментов [15], проведенных в среду, четверг
среднеквадратическая (NSME) и систематическая
концентрации на оси симметрии об-
расстояния до источника, рассчитан-
работе с использованием АТСТЕП-
работе [9] с помощью АТСТЕП-
эксперимента в Индианаполисе [14],
16.09.1985, 11 ч.
123
системы. Хорошим
примером могут служить ре-
зультаты сравнения расчетов
РОДОС, проведен-
стоящей работе, и ре-
АТСТЕП-РОДОС6
[9] для условий экс-
перимента Индианаполис [14],
показанных на рис. 2.
Хорошее согласование
атов АТСТЕП-РОДОС-
АТСТЕП-JРОДОС с боль-
достоверностью могут
предполагать отсутствие оши-
интеграции на стадии 2
со стороны разработ-
системы. Причем, по-
одними и теми же совместно
2 модели АТСТЕП ав-
остальных моделей –
РИМПАФ и ДИПКОТ на ста-
Верификация МАП на дан-
эксперимента по атмосфе-
распространению 41Ar
Эксперимент [15] был проведен
дке исследовательского
1 Бельгийского цен-
ядерных исследований (SCK-
Моле, Бельгия, в начале
2001 года. В этом экспе-
изучался атмосферный
. Были проведены
следующие измерения: a) ежеми-
измерения скорости эмис-
измерения температуры и
вышки, осредненные в те-
) измерения плотности
Средняя скорость вы-
экспериментов показаны
автономными версиями моделей
провести сравнение ре-
моделей АТСТЕП, РИМ-
четверг и пятницу. Пред-
систематическая (FB) ошибки
124 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2010, № 4
2
1 1
1 1 1 1
1
1 1
0 5
( ) ( )
,
,
N N
m m
i i i i
i i
N N N N
m m
i i i i
i i i i
C C C C
NNMSE FB
C C C C
N N
= =
= = = =
− −
= =
+
∑ ∑
∑ ∑ ∑ ∑
. (1)
где N – общее число измерений, iC – рассчитанные значения концентрации, m
iC – изме-
ренные значения.
В верхней части таблицы представлены данные, полученные с применением основ-
ной конфигурации метеорологического препроцессора, используемой в системе РОДОС по
умолчанию. Как видно из представленных данных, ни одна из моделей не обнаруживает
решающего преимущества перед остальными. Так, для эксперимента, проведенного в сре-
ду, наилучшие результаты дает АТСТЕП (NMSE=0,34), в четверг наилучшие результаты
обнаруживает ДИПКОТ (NMSE=0,44), а для эксперимента, проведенного в пятницу, наи-
лучшие результаты показывает РИМПАФ (NMSE=0,35). Одновременно дополнительный
анализ показал, что результаты автономной версии РИМПАФ, приведенные в работе [6]
для эксперимента, проведенного в четверг, значительно лучше, чем соответствующие ре-
зультаты, полученные в настоящей работе. Мы связываем эти отличия, в первую очередь,
с деталями подготовки метеорологических данных, которые в работе [6] и во многих дру-
гих работах, касающихся верификации автономных версий моделей атмосферного перено-
са, не приводятся достаточно полно.
Чтобы подтвердить это предположения, мы провели дополнительные вычисления с
измененной параметризацией высоты пограничного слоя атмосферы mixH . Как известно,
результаты моделей атмосферного переноса чувствительны к этому параметру. По умол-
чанию в системе РОДОС используется параметризация, в которой высота пограничного
слоя определяется как функция категории устойчивости. Была использована другая пара-
метризация, в которой высота пограничного слоя вычисляется на основании теории подо-
бия. Как известно, в случае нейтральной стратификации теория подобия дает
f
u
H mix
*25,0= , (2)
где *u – динамическая скорость (пропорциональная потоку импульса на поверхности), f
– параметр Кориолиса. Остальные детали использованной параметризации описаны в [2].
Таблица 1. Статистические характеристики ошибок различных моделей ДИПКОТ, АТ-
СТЕП и РИМПАФ по сравнению с данными экспериментов [15]
Результаты с параметризацией высоты погранслоя, используемой по умолчанию
РИМПАФ ДИПКОТ АТСТЕП РИМПАФ ДИПКОТ АТСТЕП РИМПАФ ДИПКОТ АТСТЕП
Date Среда, 03.10 Четверг, 04.10 Пятница, 05.10
FB 0,17 0,71 0,11 -0,61 -0,11 -0,43 0,04 0,98 1,5
NMSE 0,5 1,16 0,34 1,14 0,44 0,62 0,35 2,16 >10
Результаты с новой параметризацией высоты погранслоя
FB -0,2 0,48 0,23 -0,62 -0,07 -0,25 0,07 0,95 1,5
NMSE 0,31 0,6 0,47 1,18 0,37 0,41 0,32 1,8 >10
Как видно из данных, приведенных в нижней части табл. 1, изменение параметри-
зации высоты пограничного слоя существенно улучшает результаты моделей. Этот же ре-
зультат подтверждается данными, приведенными на рис. 4. Как видно из приведенных ре-
зультатов, в случае новой параметризации рассчитанные значения получаются гораздо
ближе к измерениям.
ISSN 1028-9763. Математичні машини
Рис. 4. Сравнение измеренных и рассчит
в среду, 3 октября, и датчиков А
использованием параметризации
полученные с использованием
4. Выводы
В настоящей работе представлены
са системы РОДОС на основе сравнения
экспериментов [15] с 41Ar. В работе
системы. Проведено сравнение
РОДОС: РИМПАФ, АТСТЕП и
ские и систематические ошибки
ные результаты, и ни одна из моделей
ред остальными. Результаты, полученные
рованных версий моделей, отличаются
ных автономными версиями моделей
метеорологических данных, которые
таточно полно. Следовательно
тельной верификации и, возможно
преимущество использования параметризации
на теории подобия, по сравнению
простой параметризацией, в которой
цией категории устойчивости атмосферы
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа была выполнена в рамках
CПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Raskob W. European approach to nuclear and radiological emergency management and rehabilitation
strategies (EURANOS) / W. Raskob
2. Andronopoulos S. Model Description of the RODOS meteorological pre
сурс] / S. Andronopoulos, J. Bartzis // RODOS report RODOS(RA2)
NCSR “Demokritos”, 2009. – 29 p.
3. Pasler-Sauer J. Description of the atmospheric dispersion model ATSTEP. Version RODOS PV 6.0.
RODOS Report RODOS(RA2)-TN(04)
Karlsruhe, Germany, 2004. – 30 P.
4. Thykier Nielsen S. Description of the Atmospheric Dispersion Module RIMPUFF.
WG2_TN98_02 [Електронний ресурс
Lab., Roskilde, Denmark, 1998. – 50
машини і системи, 2010, № 4
измеренных и рассчитанных потоков излучения для эксперимента
датчиков А (слева) и С (справа). Пунктирная линия – значения
параметризации пограничного слоя по умолчанию; сплошная
пользованием измененной параметризации пограничного
представлены результаты верификации модуля атмосферного
основе сравнения с натурными измерениями, полученными
В работе использована недавно разработанная
сравнение всех трех моделей атмосферного переноса
АТСТЕП и ДИПКОТ. Рассчитаны нормированные
ошибки. В изученном случае все модели дают
одна из моделей не обнаруживает существенного
Результаты, полученные в настоящей работе с использованием
моделей отличаются от опубликованных прежде результатов
версиями моделей. Мы связываем эти отличия с деталями
данных, которые в опубликованной литературе редко
Следовательно, интегрированные атмосферные модели
возможно, настройки. Например, в настоящей
использования параметризации пограничного слоя атмосферы
нению с используемой в системе РОДОС по
в которой высота пограничного слоя является
устойчивости атмосферы.
рамках совместного проекта с Atomic Energy of
European approach to nuclear and radiological emergency management and rehabilitation
Raskob // Kerntechnik. – 2007. – Vol. 72 (4). – P. 172
escription of the RODOS meteorological pre-processor [
/ S. Andronopoulos, J. Bartzis // RODOS report RODOS(RA2)-TN(09)-02.
29 p. – Режим доступу: www.rodos.fzk.de.
J. Description of the atmospheric dispersion model ATSTEP. Version RODOS PV 6.0.
TN(04)-03 [Електронний ресурс] / J. Pasler-Sauer.
30 P. – Режим доступу: www.rodos.fzk.de.
Description of the Atmospheric Dispersion Module RIMPUFF.
Електронний ресурс] / Thykier Nielsen S., Deme S., Mikkelsen T.
50 р. – Режим доступу: http://www.rodos.fzk.de
125
эксперимента, проведенного
значения, полученные с
сплошная линия – значения,
пограничного слоя
модуля атмосферного перено-
измерениями полученными в серии
разработанная Java-версия этой
переноса, входящих в
нормированные среднеквадратиче-
дают удовлетворитель-
существенного преимущества пе-
использованием интегри-
прежде результатов, получен-
с деталями подготовки
литературе редко приводятся дос-
модели требуют дополни-
настоящей работе показано
атмосферы, основанной
РОДОС по умолчанию более
является табличной функ-
of Canada Limited.
European approach to nuclear and radiological emergency management and rehabilitation
– 175.
processor [Електронний ре-
02. – Athens, Greece:
J. Description of the atmospheric dispersion model ATSTEP. Version RODOS PV 6.0.
Sauer. – Forschugszentrum,
Description of the Atmospheric Dispersion Module RIMPUFF. RODOS report
Thykier Nielsen S., Deme S., Mikkelsen T. – RISOE National
http://www.rodos.fzk.de.
126 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2010, № 4
5. Andronopoulos S. RODOS DIPCOT model description and evaluation. RODOS report RODOS(RA)-
TN(09)-01 / Andronopoulos S., Davakis S., Bartzis J. – Athens, Greece: NCSR “Demokritos”, 2009. –
27 p. – Режим доступу: www.rodos. fzk.de.
6. Experimental evaluation of gamma fluence rate predictions from Argon-41 releases to the atmosphere
over a nuclear research reactor site / R.C. Palma, H.K. Aage, P. Astrup P. [et al.] // Radiation Protection
Dosimetry. – 2004. – Vol. 108, N 2. – P. 161 – 168.
7. Validation of the Demokritos dispersion modeling system based on the Indianapolis experiment /
E. Davakis, S. Andronopoulos, A. Vlachogiannis M. [et al.] // Int. J. of Environment and Pollution. –
2001. – Vol. 16, N 1–6. – P. 88 – 100.
8. Andronopoulos S. Gamma radiation dose calculation method for Lagrangian-puff atmospheric disper-
sion models used in real-time emergency response systems / Andronopoulos S., Bartzis J.G. // Journal of
Radiological Protection (у друці). – 2010.
9. Pasler Sauer J. Validation Studies with RODOS ATSTEP / Pasler Sauer J. // Proc. оf Int. Сonf. “Har-
monization within atmospheric dispersion modelling fort regulatory purposes HARMO-11”, (Cambridge,
UK, 2–5 July 2007). – Cambridge, UK, 2007. – Р. 78 – 82.
10. Gering F. Experience with the use of RODOS in emergency centers and reasons for the re-design of
RODOS / F. Gering, W. Raskob // Proc. Of Int. Conf. Decision Support Systems, (Kiev, Ukraine, 7–27
June 2007). – Kiev, Ukraine. 2007. – Р. 26 – 28.
11. Ievdin Y. RODOS re-engineering: aims and implementation details / Ievdin Y., Trybushny D., Zhe-
leznyak M. [et al.] // Radioprotection. – 2010. – Vol. 45, N 5. – P. S181 – S190.
12. RODOS meteorological pre-processor and atmospheric dispersion model DIPCOT: a model suite for
radionuclides dispersion in complex terrain. / S. Andronopoulos, E. Davakis, J.G. Bartzis [et al.] // Radio-
protection. – 2010. – Vol. 45, N 5. – P. S77 – S84.
13. Ковалец И.В. Повышение быстродействия диагностической метеорологической модели систе-
мы РОДОС / И.В. Ковалец // Cб. трудов ИПМЭ им. Пухова. – 2010. – № 55. – С. 68 – 75.
14. Olesen H.R. User’s Guide to Model Validation Kit [Електронний ресурс] / Olesen H.R. // Research
Notes from NERI. – National Environmental Research Institute, Copenhagen, Denmark, 2005. – N 226. –
National Environmental Research Institute, Copenhagen, Denmark. – Р. 72. – Режим доступу:
http://research-notes.dmu.dk.
15. Measurements of plume geometry and Argon-41 radiation field at the BR1 reactor in Mol. Report of
NKS project NKS/BOK-1. Available from the NKS Secretariat [Електронний ресурс] / M. Drews,
H. Jorgensen, T. Mikkelsen [et al.]. – Belgium, 2002. – Режим доступу: www.nks.org.
Стаття надійшла до редакції 03.12.2009
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-83328 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-9763 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:59:04Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут проблем математичних машин і систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ковалец, И.В. Халченков, А.В. Евдин, Е.А. Железняк, М.И. 2015-06-18T16:12:57Z 2015-06-18T16:12:57Z 2010 Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона / И.В. Ковалец, А.В. Халченков, Е.А. Евдин, М.И. Железняк // Мат. машини і системи. — 2010. — № 4. — С. 119-126. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1028-9763 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83328 004.9:504:519.6 Представлены результаты верификации модуля атмосферного переноса системы ядерного реагирования РОДОС. Использована недавно разработанная Java-версия этой системы. Моделирование экспериментов с выбросами Аргона (41Ar), проведенных в 2001 г. в Моле, Бельгия, показало преимущество параметризации пограничного слоя атмосферы, основанной на теории подобия, по сравнению с более простой параметризацией, используемой в системе РОДОС по умолчанию, в которой высота пограничного слоя является функцией категории устойчивости атмосферы. Представлені результати верифікації модуля атмосферного переносу системи ядерного реагування РОДОС. Використана нещодавно разроблена Java-версія цієї системи. Моделювання експериментів з викидами Аргону (41Ar), проведених у 2001 р. в Молі, Бельгія, показало перевагу параметризації граничного шару атмосфери, заснованої на теорії подібності, у порівнянні з простішою параметризацією, що використовується в системі РОДОС за замовчуванням, в якій висота граничного шару є функцією категорії стійкості атмосфери. The results of the verification of the atmospheric dispersion module of nuclear emergency response system RODOS are presented. The recently developed Java-version of the system was used. Simulation of the experiments with emissions of Argon (41Ar), held in 2001 in Mol, Belgium had been performed. We demonstrate the advantage of the atmospheric boundary layer parameterization based on similarity theory as compared with the simpler parameterization currently used in RODOS by default, in which the height of the boundary layer is a function of atmospheric stability category. Работа была выполнена в рамках рамках совместного проекта с Atomic Energy of Canada Limited. ru Інститут проблем математичних машин і систем НАН України Математичні машини і системи Моделювання і управління великими системами Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона Верифікація модуля атмосферного переносу системи РОДОС на підставі моделювання натурного експерименту з розповсюдження Аргону Verification of the atmospheric dispersion module of the RODOS system on the basis of simulation of the field experiment on Argon dispersion Article published earlier |
| spellingShingle | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона Ковалец, И.В. Халченков, А.В. Евдин, Е.А. Железняк, М.И. Моделювання і управління великими системами |
| title | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона |
| title_alt | Верифікація модуля атмосферного переносу системи РОДОС на підставі моделювання натурного експерименту з розповсюдження Аргону Verification of the atmospheric dispersion module of the RODOS system on the basis of simulation of the field experiment on Argon dispersion |
| title_full | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона |
| title_fullStr | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона |
| title_full_unstemmed | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона |
| title_short | Верификация модуля атмосферного переноса системы РОДОС на основе моделирования натурного эксперимента по распространению Аргона |
| title_sort | верификация модуля атмосферного переноса системы родос на основе моделирования натурного эксперимента по распространению аргона |
| topic | Моделювання і управління великими системами |
| topic_facet | Моделювання і управління великими системами |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/83328 |
| work_keys_str_mv | AT kovaleciv verifikaciâmodulâatmosfernogoperenosasistemyrodosnaosnovemodelirovaniânaturnogoéksperimentaporasprostraneniûargona AT halčenkovav verifikaciâmodulâatmosfernogoperenosasistemyrodosnaosnovemodelirovaniânaturnogoéksperimentaporasprostraneniûargona AT evdinea verifikaciâmodulâatmosfernogoperenosasistemyrodosnaosnovemodelirovaniânaturnogoéksperimentaporasprostraneniûargona AT železnâkmi verifikaciâmodulâatmosfernogoperenosasistemyrodosnaosnovemodelirovaniânaturnogoéksperimentaporasprostraneniûargona AT kovaleciv verifíkacíâmodulâatmosfernogoperenosusistemirodosnapídstavímodelûvannânaturnogoeksperimentuzrozpovsûdžennâargonu AT halčenkovav verifíkacíâmodulâatmosfernogoperenosusistemirodosnapídstavímodelûvannânaturnogoeksperimentuzrozpovsûdžennâargonu AT evdinea verifíkacíâmodulâatmosfernogoperenosusistemirodosnapídstavímodelûvannânaturnogoeksperimentuzrozpovsûdžennâargonu AT železnâkmi verifíkacíâmodulâatmosfernogoperenosusistemirodosnapídstavímodelûvannânaturnogoeksperimentuzrozpovsûdžennâargonu AT kovaleciv verificationoftheatmosphericdispersionmoduleoftherodossystemonthebasisofsimulationofthefieldexperimentonargondispersion AT halčenkovav verificationoftheatmosphericdispersionmoduleoftherodossystemonthebasisofsimulationofthefieldexperimentonargondispersion AT evdinea verificationoftheatmosphericdispersionmoduleoftherodossystemonthebasisofsimulationofthefieldexperimentonargondispersion AT železnâkmi verificationoftheatmosphericdispersionmoduleoftherodossystemonthebasisofsimulationofthefieldexperimentonargondispersion |