El estudio de la caída radiactiva fuente de explosiones nucleares de baja equivalencia basado en la simulación de nubes nucleares utilizando el CFD-DPM
Autores: Li, Yangchao; Liu, Qiang; Liu, Wei; Xian, Wenshuang; Li, Feifei; Zhang, Kai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
El estudio de la caída radiactiva fuente de explosiones nucleares de baja equivalencia basado en la simulación de nubes nucleares utilizando el CFD-DPM
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Partículas radiactivas
Perfiles de nubes
Solucionador de flujo gas-partícula
Modelos de predicción de caída radiactiva
Dinámica de Fluidos Computacional
Modelo numérico
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La distribución de actividad-altura de partículas radiactivas en la nube de estabilización de una explosión nuclear juega un papel crucial en el modelo de predicción de caída radiactiva, sirviendo como fuente para los módulos de transporte, difusión y cálculo de tasa de dosis. Se desarrolló un solucionador de flujo multifásico gas-partícula utilizando la biblioteca de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) OpenFOAM y la biblioteca de método de fase discreta (DPM) bajo un régimen de acoplamiento bidireccional para simular la atmósfera estándar de EE. UU. de 1976 con buena estabilidad. La precisión del modelo numérico fue verificada a través de pruebas nucleares de baja equivalencia, incluyendo RANGER-Able y BUSTER-JANGLE-Sugar, que mostraron cambios espaciotemporales razonables en los perfiles de la nube. Se emplearon el módulo de inicialización del Código Interpretativo de Caída de Tierra de Defensa (DELFIC) y la distribución de actividad-tamaño, que consideraba la fraccionamiento, para la inicialización de la bola de fuego nuclear y partículas radiactivas. Las simulaciones indicaron que la distribución de actividad-altura de la nube de estabilización se concentró principalmente en el tercio inferior de las cúpulas de nubes de explosiones aéreas, mientras que se asentó cerca del centro de la explosión para explosiones en la superficie o cerca de la superficie. Este estudio ha confirmado la efectividad del solucionador de flujo gas-partícula basado en el método CFD-DPM en la simulación de nubes nucleares de baja equivalencia y en el enriquecimiento de la investigación sobre modelos de predicción de caída radiactiva.
Descripción
La distribución de actividad-altura de partículas radiactivas en la nube de estabilización de una explosión nuclear juega un papel crucial en el modelo de predicción de caída radiactiva, sirviendo como fuente para los módulos de transporte, difusión y cálculo de tasa de dosis. Se desarrolló un solucionador de flujo multifásico gas-partícula utilizando la biblioteca de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) OpenFOAM y la biblioteca de método de fase discreta (DPM) bajo un régimen de acoplamiento bidireccional para simular la atmósfera estándar de EE. UU. de 1976 con buena estabilidad. La precisión del modelo numérico fue verificada a través de pruebas nucleares de baja equivalencia, incluyendo RANGER-Able y BUSTER-JANGLE-Sugar, que mostraron cambios espaciotemporales razonables en los perfiles de la nube. Se emplearon el módulo de inicialización del Código Interpretativo de Caída de Tierra de Defensa (DELFIC) y la distribución de actividad-tamaño, que consideraba la fraccionamiento, para la inicialización de la bola de fuego nuclear y partículas radiactivas. Las simulaciones indicaron que la distribución de actividad-altura de la nube de estabilización se concentró principalmente en el tercio inferior de las cúpulas de nubes de explosiones aéreas, mientras que se asentó cerca del centro de la explosión para explosiones en la superficie o cerca de la superficie. Este estudio ha confirmado la efectividad del solucionador de flujo gas-partícula basado en el método CFD-DPM en la simulación de nubes nucleares de baja equivalencia y en el enriquecimiento de la investigación sobre modelos de predicción de caída radiactiva.