Toward development of a framework for prediction system of local-scale atmospheric dispersion based on a coupling of LES-database and on-site meteorological observation

LESデータベースとon-site気象観測との結合による局所域大気拡散予測システムのフレームワークの開発に向けて

中山 浩成   ; 吉田 敏哉   ; 寺田 宏明   ; 門脇 正尚   

Nakayama, Hiromasa; Yoshida, Toshiya; Terada, Hiroaki; Kadowaki, Masanao

CLADS補助金事業「ガンマ線画像から大気中3次元核種分布及び放出量を逆解析する手法の開発」において、原子力機構の分担課題として実施する、大気拡散計算と放射線計測を融合して大気放出された放射性核種の濃度分布と放出量を推定する手法開発のために実施するものである。本研究では、福島第一原子力発電所の廃炉工程で発生しうる放射性物質の大気放出を想定した大気拡散予測の精度向上のために、原子力機構内にある建物を原子炉建屋と見なして、その周辺の気流の集中観測と簡易的な拡散実験を実施した。気流の集中観測としては、対象建物よりやや離れた所にドップラーライダーを設置して、上空の風速を3次元的に測定・取得した。また、建物屋根面に超音波風速計を設置して、建屋の影響で生じる非定常性の強い複雑な乱流の情報として、高周波変動風速も測定・取得した。簡易的な拡散実験としては、放射性物質の放出をミスト散布により模擬し、ミストの拡散の様子をビデオカメラで撮影した。次に、建物影響を考慮した詳細乱流計算によるデータベースと気象観測との結合による簡易拡散計算を行った。拡散シミュレーション結果とカメラ撮影したミスト拡散とを比較したところ、各時刻において良好に拡散挙動が再現できていることを確認した。これにより、本研究で提案したフレームワークの有効性を示すことができた。

In this study, first, we conducted meteorological observations by a Doppler LiDAR and simple plume release experiments by a mist spraying system at the site of Japan Atomic Energy Agency. Then, we developed a framework for prediction system of local-scale atmospheric dispersion based on a coupling of large-eddy simulation (LES) database and on-site meteorological observation. The LES-database was also created by pre-calculating high-resolution turbulent flows in the target site at mean wind directions of class interval. We provided the meteorological observed data with the LES database in consideration of building conditions and calculated three-dimensional distribution of the plume by a Lagrangian dispersion model. Compared to the instantaneous shot of the plume taken by a digital camera, it was shown that the mist plume transport direction was accurately simulated. It was concluded that our proposed framework for prediction system based on a coupling of LES-database and on-site meteorological observation is effective.