核電廠EC4-5子站與地面氣象站數(shù)據(jù)分析

翁碇強(qiáng)

摘? 要：為了驗(yàn)證核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站的氣象數(shù)據(jù)在地面氣象站不可用的情況下是否能起到替代作用，通過(guò)對(duì)比分析2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站與地面氣象站氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，可看出2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站的氣象數(shù)據(jù)與地面氣象站相同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的氣象數(shù)據(jù)存在較大差異。結(jié)果表明核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站的氣象數(shù)據(jù)不具有替代性。

關(guān)鍵詞：核電廠? 監(jiān)測(cè)子站? KRS系統(tǒng)? 風(fēng)速? 風(fēng)向

中圖分類號(hào)：P41 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（a）-0021-03

Abstract： In order to verify the accuracy of meteorological data of Nuclear Power Plant EC4-5 Monitoring Substation.Collected and analyzed the Meteorological data of EC4-5 Monitoring Substation and Surface Meteorological Station from 2016 to 2018.It can be seen that meteorological data there are big differences between EC4-5 and surface meteorological station from 2016 to 2018.The results show that the meteorological data of Nuclear Power Plant EC4-5 monitoring substation are not substitution.

Key Words： Nuclear power plant; Monitoring stations; KRS system; Wind speed; Wind direction

1? 核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站與地面氣象站簡(jiǎn)介

KRS系統(tǒng)作為廠區(qū)輻射與氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，該系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)子站、地面氣象站和鐵塔氣象站組成。其目的是為了對(duì)核電廠內(nèi)與周邊的環(huán)境因素進(jìn)行24h不間斷的有效測(cè)量。

1.1 EC4-5監(jiān)測(cè)子站

EC4-5廠外監(jiān)測(cè)子站的連續(xù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：環(huán)境輻射γ劑量率、雨量、風(fēng)向和風(fēng)速。監(jiān)測(cè)子站的作用是為了獲取核電廠不同方位的環(huán)境γ輻射劑量率水平和氣象信息，評(píng)價(jià)核電廠內(nèi)外的環(huán)境變化水平。EC4-5監(jiān)測(cè)子站位于1號(hào)反應(yīng)堆NNE方向1800m處，瀕臨北部灣，距離海岸線50m。

1.2 地面氣象站

核電廠地面氣象站設(shè)置在廠外，位于1號(hào)機(jī)組N方向2.1km處，距離與EC4-5監(jiān)測(cè)子站只有800m。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、天空總輻射、凈輻射、大氣溫度、地溫、氣壓和濕度。在電廠正常工況下可有效獲取電廠所需的基本氣象信息。事故工況下可通過(guò)氣象數(shù)據(jù)的輔助，判斷污染物擴(kuò)散方向，進(jìn)而快速采取有效措施。

2? 監(jiān)測(cè)方法與數(shù)據(jù)獲取

2.1 EC4-5監(jiān)測(cè)子站

本文采用核電廠EC4-5子站2016—2018年的風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)設(shè)備為中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司生產(chǎn)的EL15-1A和EL15-2A型號(hào)，風(fēng)速儀的測(cè)量范圍為0.3～60m/s，啟動(dòng)風(fēng)速為0.3m/s，分辨率為0.05m/s，抗風(fēng)強(qiáng)度為75m/s，使用環(huán)境氣溫為-40℃～60℃，相對(duì)濕度為0～100%RH，最大允許誤差±0.3m/s。風(fēng)向儀的測(cè)量范圍為0°～360°，分辨率為1.4°，精度為±5°（風(fēng)速大于0.5m/s時(shí)）。因?yàn)镋C4-5子站距離海岸線不到100m，所以該儀器設(shè)備都具備抗海水鹽霧腐蝕和抗雷擊感應(yīng)電流保護(hù)。

2.2 地面氣象站

地面氣象站所用的風(fēng)速風(fēng)向儀也是采用的中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，但型號(hào)不同，分別為EL15-1C和EL15-2C。該產(chǎn)品除了輸出脈沖和電源電壓與EC4-5子站所用的風(fēng)速風(fēng)向儀不同，其余參數(shù)都一致。

地面氣象站和廠外固定監(jiān)測(cè)子站所用的風(fēng)速風(fēng)向儀也是采用的中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，但型號(hào)不同，分別為EL15-1C和EL15-2C。氣象站各傳感器在安裝之前均進(jìn)行了標(biāo)定。為了保證在不同高度獲取要素的一致性和可比性，消除系統(tǒng)偏差，必須了解經(jīng)過(guò)嚴(yán)格獨(dú)立標(biāo)定的不同傳感器在實(shí)際測(cè)量環(huán)境中的一致性和差異，并在實(shí)際觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)開展探測(cè)傳感器的水平比較。這些都是保證準(zhǔn)確有效獲取不同高度氣象要素的重要質(zhì)量保證措施。具體的實(shí)施辦法是：在觀測(cè)場(chǎng)附近選擇平坦的開闊地，將風(fēng)速、風(fēng)向和溫度傳感器分別獨(dú)立安裝在并排豎立和相同高度的觀測(cè)橫桿頂部。這種安裝方式是盡可能減小觀測(cè)橫桿對(duì)氣流的干擾。根據(jù)不同風(fēng)速、風(fēng)向和溫度傳感器的結(jié)果分析比較可知：（1）不通風(fēng)速傳感器的測(cè)量結(jié)果偏差小于0.2m/s;（2）不同風(fēng)向傳感器的測(cè)量結(jié)果偏差小于3°;（3）不同溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果偏差小于0.2℃。在分析處理數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)依據(jù)此結(jié)果對(duì)各個(gè)傳感器進(jìn)行偏差修訂。環(huán)境γ輻射數(shù)據(jù)和氣象信息通過(guò)有線和無(wú)線的方式傳輸?shù)轿挥趹?yīng)急指揮中心（EM樓）的KRS中央站。主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)KRS中央站傳輸?shù)街骺厥绎@示，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（EC1）也可通過(guò)VPN連接KRS中央站接口機(jī)獲取環(huán)境γ輻射數(shù)據(jù)和氣象信息。

3? 結(jié)果分析

根據(jù)核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站和地面氣象站的更新時(shí)間，匯總分析EC4-5監(jiān)測(cè)子站和地面氣象站2016—2018年的風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)結(jié)果。

由圖1可見，2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站和地面氣象站的風(fēng)向頻率曲線在N、NNE、NE和ENE四個(gè)方向起伏相似，但出現(xiàn)的頻率相差比較大?？煽闯鰞H有SE和SSE兩個(gè)方向的頻率相近。EC4-5監(jiān)測(cè)子站2016—2018年的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹W，NW風(fēng)的出現(xiàn)頻率為10.13%，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃NW，頻率為9.57%。地面氣象站2016—2018年的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW，頻率為10.85%，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹，頻率為10.07%。兩個(gè)站點(diǎn)的主導(dǎo)風(fēng)向和次主導(dǎo)風(fēng)向完全不同，且EC4-5監(jiān)測(cè)子站的主導(dǎo)風(fēng)向和次主導(dǎo)風(fēng)向分別相較于地面氣象站的主導(dǎo)風(fēng)向和次主導(dǎo)風(fēng)向都相差較遠(yuǎn)。在NW方向EC4-5監(jiān)測(cè)子站與地面氣象站的頻率差別最大，相差8.53%。

由圖2可以看出，2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站和地面氣象站各風(fēng)向上平均風(fēng)速的曲線也存在明顯差異。除了NE、SE、SSW、SW和WNW五個(gè)方向的平均風(fēng)速相近之外，其余方向的平均風(fēng)速均存在較大差異。EC4-5監(jiān)測(cè)子站NW方向的平均風(fēng)速最大，達(dá)到3.84m/s，而地面氣象站在NW方向上的平均風(fēng)速僅為1.83m/s，相差2.01m/s。地面氣象站在NE方向的平均風(fēng)速最大，為3.09m/s。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查后發(fā)現(xiàn)EC4-5監(jiān)測(cè)子站100m范圍內(nèi)超過(guò)80%的方位都被高大的海防林和建筑物遮擋，海防林和建筑物的高度均超過(guò)10m。導(dǎo)致EC4-5監(jiān)測(cè)子站的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)與地面氣象站存在較大差異。

4? 結(jié)語(yǔ)

從核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站和地面氣象站2016—2018年風(fēng)向風(fēng)速監(jiān)測(cè)結(jié)果的比較可以看出：2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測(cè)子站主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹W，NW風(fēng)的出現(xiàn)頻率為10.13%，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃NW，頻率為9.57%。EC4-5監(jiān)測(cè)子站NW方向的平均風(fēng)速最大，達(dá)到3.84m/s。地面氣象站的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW，頻率為10.85%，次主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹，頻率為10.07%。地面氣象站在NE方向的平均風(fēng)速最大，為3.09m/s。由分析結(jié)果可得出結(jié)論，EC4-5監(jiān)測(cè)子站由于海防林和建筑物遮擋的原因，所測(cè)得的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)與地面氣象站存在較大差異。所以EC4-5監(jiān)測(cè)子站的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)失真，不能反映真實(shí)的氣象狀態(tài)，不能起到替代的作用。

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