ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2016 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,493
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,389
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,732
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,364
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,303
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 5022
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 355
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 499
Десятилетний индекс Хирша: 11
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год: 304
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2016 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 11

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2016 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2017

Программный комплекс для моделирования радиоактивного загрязнения местности

Software package for ground radioactive contamination modeling
Статья опубликована в выпуске журнала № 2 за 2010 год.[ 27.05.2010 ]
Аннотация:В условиях дефицита времени на принятие решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с неуправляемым сходом с орбиты космического аппарата с ядерной энергетической установкой на борту, важное значение приобретает моделирование возможного радиоактивного загрязнения местности. С этой целью разработан программный комплекс, с помощью которого решаются задачи оперативного управления, обучения и проведения исследовательских работ для повышения безопасности использования ядерной энергии в космическом пространстве.
Abstract:Modeling of possible ground radioactive contamination plays an important role in time constraint conditions for decision making concerning the prevention and liquidation of emergencies connected with uncontrollable orbit ejection of spacecraft with on-board nuclear power system. For this purpose the software package has been developed which allows solv-ing tasks of operational management, training and carrying out of research activities in the area of furthering safety of using nuclear energy in the outer space.
Авторы: Яковлев О.В. (ssdav@yandex.ru) - Академия гражданской защиты МЧС России, г. Химки, Московская обл., , , кандидат технических наук
Ключевые слова: радиоактивное загрязнение местности, космический аппарат, моделирование обстановки, программный комплекс
Keywords: ground radioactive contamination, spacecraft, modeling of environment, software package
Количество просмотров: 5445
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (4.97Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.38Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Программный комплекс моделирования обстановки в чрезвычайной ситуации (ЧС) при аварийном спуске с орбиты космического аппарата (КА) с ядерной энергетической установкой предназначен для оценки риска радиоактивного загрязнения местности в результате неконтролируемого схода этого КА с орбиты Земли.

Программный комплекс построен по блочно-модульному принципу и включает следующие основные компоненты:

-    баллистический блок,

-    блок расчета нуклидного состава ядерного топлива на момент разрушения ядерной энергетической установки,

-    блок моделирования разрушения КА в верхних слоях атмосферы,

-    Подпись:  блок расчета параметров гравитационного оседания частиц,

-    блок расчета сноса частиц воздушными потоками и струйными течениями вне приземного слоя атмосферы,

-    блок расчета переноса частиц в приземном слое атмосферы,

-    блок оценки радиоактивного загрязнения местности.

Структура программного комплекса приведена на рисунке и отражает функциональные связи, определенные в соответствии с концепцией построения системы предупреждения и ликвидации ЧС космического характера [1].

Программный комплекс изначально разрабатывался для информационной поддержки принятия решений по оценке обстановки ЧС, вызванной неуправляемым спуском с орбиты КА с ядерной энергетической установкой, и предназначался для использования в ситуационном центре. В чрезвычайной ситуации данные расчета параметров движения КА и определения нуклидного состава топлива, данные о возможном составе фрагментов и образующихся при разрушении КА мелкодисперсных частиц поступают в ситуационный центр от взаимодействующих организаций в соответствии с разработанными в [1] предложениями. Расчеты в блоках 1–3 при этом не проводятся, эти блоки предназначены для обеспечения исходными данными блоков 4–7.

Блочно-модульный принцип построения программного комплекса позволяет моделировать обстановку для решения широкого круга задач, среди которых можно выделить исследовательские и прикладные задачи прогнозирования обстановки в ЧС, учебные задачи.

В каждой из выделенных групп задач действуют определенные допущения и ограничения.

В последнее время интерес к вопросам безопасности ядерной космической энергетики значительно возрос в связи с работами, ведущимися по перспективным программам освоения космического пространства [2, 3].

В этой связи ведется доработка программного комплекса для проведения исследовательских задач, а также для подготовки специалистов по мониторингу и прогнозированию техногенных ЧС подобного вида [4].

В качестве примера рассмотрим простейший вариант оценки обстановки, которая в данном случае проводится в учебных целях для отработки действий оперативных дежурных смен центров управления в кризисных ситуациях, направленных на выработку решений по предупреждению и ликвидации рассматриваемой ЧС. Специфика решаемой задачи в том, что в условиях ограниченного времени на сбор исходных данных из зоны возможной ЧС большая часть исходных данных для проведения расчетов вводится в ЭВМ из БД, содержащей справочную информацию, полученную из различных источников, в том числе и на основе ранее проведенных тренировок. Соответственно, для учебных целей состав программного комплекса сокращен до отдельной прикладной программы, устанавливаемой на АРМ оценки обстановки в ЧС, вызванной неуправляемым спуском с орбиты КА с ядерной энергетической установкой на борту.

Вводимые оператором данные для работы прикладной программы делятся на данные справочного характера и данные, задаваемые пользователем. Справочные данные включают в себя: ro (кг/м3) – плотность ядерного вещества; ro (j) (кг/м3) – распределение плотности воздуха по слоям атмосферы (j=1,10); с – коэффициент лобового сопротивления частицы; w(j)=w1(j), w2(j) (км/с) – распределение скорости ветра по слоям атмосферы, где w1(j) – зональная составляющая скорости w(j), w2(j) – меридиональная составляющая скорости w (j).

Вводимые пользователем данные: М (кг) – масса радиоактивного вещества на КА; L (км) – протяженность зоны разрушения КА.

Программа предусматривает выбор пользователем одного из четырех вариантов разрушения КА в зависимости от преобладания частиц следующих размеров:

-    малого (0–100 мкм);

-    среднего (100–400 мкм);

-    крупного (400–700 мкм);

-    сверхкрупного (700–1000 мкм).

Учитываются также географическая широта местности и время года.

Алгоритм расчета радиоактивного загрязнения местности в результате неконтролируемого входа в атмосферу Земли КА с ядерной энергетической установкой на борту в обобщенном виде может быть следующим.

Шаг 1. Ввод исходных данных для расчета.

Шаг 2. Моделирование размеров частиц путем генерирования последовательности чисел, распределенных по логнормальному закону в диапазоне 1–1000 мкм по принятии гипотезы о логарифмически нормальном распределении размеров (диаметров) радиоактивных частиц.

Шаг 3. Определение количества мелких (N1), средних (N2), крупных (N3) и сверхкрупных (N4) частиц соответственно.

Шаг 4. Определение массового содержания (M1…M4) частиц для указанной размерности (N1… N4) и их вклад в общую массу M радиоактивного вещества ядерной энергетической установки с учетом плотности частиц.

Шаг 5. Расчет времени оседания T, а также времени t(j) прохождения частиц в каждом j-м слое атмосферы для каждой группы частиц. Расчеты проводятся по моделям гравитационного оседания частиц, что согласуется с основными положениями, принятыми в [5].

Шаг 6. Расчет зонального и меридионального сноса ∆x(j), ∆y(j) при прохождении каждой частицей j-го слоя атмосферы с учетом распределения скорости ветра по высоте, а также итогового зонального и меридионального сноса частиц ветровыми потоками за полное время оседания T.

Шаг 7. Расчет площади радиоактивного загрязнения (S1–S4) частицами каждой группы.

Шаг 8. Определение уровня радиоактивного загрязнения на площадях S1...S4: µ1=M1/S1, µ2=M2/S2, µ3=M3/S3, µ4=M4/S4.

Шаг 9. Вывод результатов расчетов:

-    количественные доли (N1/N, N2/N, N3/N, N4/N) частиц каждой группы;

-    массовые доли (M1/M, M2/M, M3/M, M4/M) частиц каждой группы;

-    абсолютные массы (M1, M2, M3, M4) частиц каждой группы;

-    границы зонального ∆x и меридионального ∆y сносов частиц каждой группы;

-    площади радиоактивного загрязнения местности (S1, S2, S3, S4) частицами каждой группы;

-    общая площадь радиоактивного загрязнения (S=S1+S2+S3+S4);

-    уровни радиоактивного загрязнения местности (µ1=M1/S1, µ2=M2/S2, µ3=M3/S3, µ4=M4/S4) для каждой площади.

Алгоритм реализован в виде программного продукта на языке С++. Данная программа имеет простой интерфейс и не требует специальной подготовки пользователя, работает в интерактивном режиме и снабжена вспомогательными меню для выбора элементов при вводе данных. Необходимые комментарии расположены на рабочих панелях.

Литература

1. Ширшов В.Е. Предложения в проект концепции создания единой системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций космического характера // Двойные технологии. 2000. № 3.

2. Карасев П.А. Ядерные энергетические установки в космосе // Атомная стратегия. № 30. 2007.

3. Андреев П.В., Васильковский В.А. Космическая ядерная энергетика: прошлое, настоящее, будущее // АтомПРЕССА. 2007. № 15.

4. Яковлев О.В., Запорожец С.А. Анализ риска возникновения чрезвычайных ситуаций при эксплуатации космических аппаратов с ядерными энергетическими источниками на борту // Проблемы анализа риска. 2008. Т. 5. № 1.

5. Павлов В.В. Радиоактивные выпадения при разрушении космических ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1988.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=2533
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (4.97Мб)
Скачать обложку в формате PDF (1.38Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 2 за 2010 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: