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随着核电技术的发展,未来可能要建立海岛核电站以及海上浮动堆等核电设施。由于海岛应急通道空间有限,一旦发生大范围核素泄漏情况,岛上的工作人员将会在污染区域有一个长时间的停留。这就有了核事故应急厂房的建造需求,并且厂房的建造位置也将与核素扩散浓度最小的位置挂钩。不仅如此,对于所有海洋环境下的核素扩散情况,都需要紧急疏散扩散路径上的小岛和船只,并且对于核素登录内陆的区域进行核安全防护工作。然而海洋环境具有与内陆核电站不同的下垫面特点,目前核事故下的气载放射性核素在海洋环境中的扩散缺乏深入研究。为了提高海洋环境核事故下气载放射性核素扩散模型的准确性,本文研究了海洋环境特殊下垫面对于扩散的影响规律,主要内容和成果包括:(1)根据复杂下垫面环境下核素大气扩散的影响因素理论,建立了典型海岛下垫面的模拟模型,包括研究大气空间范围、风速轮廓线。并对海岛核电站复杂下垫面环境具体建模,包括:1、四台核电机组;2、厂区内厂房;3、高于海平面的海岛平台;4、环岛的山体。同时根据相似性理论,以1:1000的缩尺规模,在主动控制风洞下进行了模拟实验。通过激光图像技术测量气溶胶扩散的多组实验数据对比,验证了CFD模拟的准确性,为后续模拟提供实验支撑。(2)开展了地貌环境、风场和喷口速度对扩散影响的研究。结果表明海岛下垫面会使核素地面最大扩散因子增大且出现位置更靠近喷口;在小风速情况下,地面最大扩散因子在数值模拟与高斯烟羽模型计算结果的偏差,相对于大风速情况下两者的偏差显著加大。喷口速度的增加会加大高大山体对烟羽的扰动,使地面轴线扩散因子形成两个峰值。(3)在下垫面、喷口位置及风速相同的情况下,改变喷口速度,地面最大扩散因子的模拟值和高斯烟羽模型计算值存在线性关系。根据该线性关系提出了对高斯烟羽模型的修正方法,提高计算精度。(4)海岛平台会对气载放射性核素扩散在出口处附近产生明显扰动,但仅限于下风口近千米位置。对于扩散地面轴向扩散因子的整体分布,以及地面最大扩散因子的及其出现位置影响较小。并且当核素出口距离边缘距离相同时,平台高度的增加将使下风口地面轴线最大扩散因子降低。