Radioactive materials from nuclear power facilities can be released into the atmosphere through various channels. Recently, the dispersion of radioactive materials has become critical issue in Korea after Kori Unit 1 and Wolsong Unit 1 were permanently shut down. In this study, annual atmospheric dispersion factors were compared based on the continuous release and purge release using the XOQDOQ computer program, a method for calculating atmospheric dispersion factors at commercial nuclear power stations. The meteorological data analyzed in this study was based on the Shin Kori nuclear power meteorological tower which has the largest operating nuclear power plants in Korea, for three years (from 2008 to 2010). The analysis results of the dispersion factor of the radioactive material release obtained using the XOQDOQ program showed that the difference between the continuous release and purge release was within two times. This study will be valuable helpful for revealing the uncertainty of the predictive atmospheric dispersion factor to achieve regulation.
In this study, the atmospheric dispersion of radioactive material ($^{137}Cs$) was simulated with regard to its impact within a 50-km radius from the Kori Nuclear Power Plant (NKPP) based on two different types of models (the non-steady-state puff model CALPUFF and the lagrangian model HYSPLIT) during the spring of 2012 (May 2012). The dispersion distribution of $^{137}Cs$ calculated in the CALPUFF model was similar to that of the HYSPLIT model, but the magnitudes of differences in its spatio-temporal concentrations between the two models were different. The $^{137}Cs$ concentrations simulated by the CALPUFF were significantly lower than those of the HYSPLIT due to a limitation of puff models (e.g. puff size growth over time). The CALPUFF had the advantage of determining the dispersion of radioactive materials and their impacts on the surrounding regions, compared with the HYSPLIT that had high concentrations of $^{137}Cs$ in only small local areas with the movement of air masses along the local winds.
The Ki-Jang research reactor (KJRR), a new research reactor in Korea, is being planned to fulfill multiple purposes. In this study, as an assessment of the environmental radiological impact, we characterized the atmospheric dispersion and deposition of radioactive materials released by an unexpected incident at KJRR using the weather research and forecasting-mesoscale model interface program-California Puff (WRF-MMIF-CALPUFF) model system. Based on the reproduced three-dimensional gridded meteorological data obtained during a 1-year period using WRF, the overall meteorological data predicted by WRF were in agreement with the observed data, while the predicted wind speed data were slightly overestimated at all stations. Based on the CALPUFF simulation of atmospheric dispersion (${\chi}/Q$) and deposition (D/Q) factors, relatively heavier contamination in the vicinity of KJRR was observed, and the prevailing land breeze wind in the study area resulted in relatively higher concentration and deposition in the off-shore area sectors. We also compared the dispersion characteristics between the PAVAN (atmospheric dispersion of radioactive release from nuclear power plants) and CALPUFF models. Finally, the meteorological conditions and possibility of high doses of radiation for relatively higher hourly ${\chi}/Q$ cases were examined at specific discrete receptors.
우리나라 원전이 위치하고 있는 해안지역에서 빈번히 발생하는 해륙풍 등과 같은 국지순환에 따른 방사성 물질의 대기확산 특성을 알아보기 위해 월성원전 주변지역을 대상으로 삼차원 해륙풍 모델과 라그랑지안 입자확산모델을 이용하여 봄철 약한 북풍이 부는 맑은 날과 강한 북풍이 부는 맑은 날에 대해 방사성 물질 확산에 관한 삼차원 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 해륙풍과 같은 국지순환의 발달여부에 따라 방사성 입자의 대기확산이 서로 다르게 나타남을 알 수 있었다. 또한 해륙풍의 해풍과 육풍의 풍향교체에 따른 입자의 재순환 현상이 대기중 농도분포에 중요한 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다.
Sang-Hyun Lee;Su-Bin Oh;Chun-Ji Kim;Chun-Sil Jin;Hyun-Ha Lee
Journal of Radiation Protection and Research
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제48권1호
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pp.28-43
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2023
Background: High-fidelity meteorological data is a prerequisite for the realistic simulation of atmospheric dispersion of radioactive materials near nuclear power plants (NPPs). However, many meteorological models frequently overestimate near-surface wind speeds, failing to represent local meteorological conditions near NPPs. This study presents a new high-resolution (approximately 1 km) meteorological downscaling method for modeling short-range (< 100 km) atmospheric dispersion of accidental NPP plumes. Materials and Methods: Six considerations from literature reviews have been suggested for a new dynamic downscaling method. The dynamic downscaling method is developed based on the Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.6.1, applying high-resolution land-use and topography data. In addition, a new subgrid-scale topographic drag parameterization has been implemented for a realistic representation of the atmospheric surface-layer momentum transfer. Finally, a year-long simulation for the Kori and Wolsong NPPs, located in southeastern coastal areas, has been made for 2016 and evaluated against operational surface meteorological measurements and the NPPs' on-site weather stations. Results and Discussion: The new dynamic downscaling method can represent multiscale atmospheric motions from the synoptic to the boundary-layer scales and produce three-dimensional local meteorological fields near the NPPs with a 1.2 km grid resolution. Comparing the year-long simulation against the measurements showed a salient improvement in simulating near-surface wind fields by reducing the root mean square error of approximately 1 m/s. Furthermore, the improved wind field simulation led to a better agreement in the Eulerian estimate of the local atmospheric dispersion. The new subgrid-scale topographic drag parameterization was essential for improved performance, suggesting the importance of the subgrid-scale momentum interactions in the atmospheric surface layer. Conclusion: A new dynamic downscaling method has been developed to produce high-resolution local meteorological fields around the Kori and Wolsong NPPs, which can be used in short-range atmospheric dispersion modeling near the NPPs.
An, Hye Yeon;Kang, Yoon-Hee;Song, Sang-Keun;Kim, Yoo-Keun
Journal of Radiation Protection and Research
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제41권4호
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pp.315-327
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2016
Background: This study evaluated the atmospheric dispersion of radioactive material according to local weather conditions and emission conditions. Materials and Methods: Local weather conditions were defined as 8 patterns that frequently occur around the Kori Nuclear Power Plant and emission conditions were defined as 6 patterns from a combination of emission rates and the total number of particles of the $^{137}Cs$, using the WRF/HYSPLIT modeling system. Results and Discussion: The highest mean concentration of $^{137}Cs$ occurred at 0900 LST under the ME4_1 (main wind direction: SSW, daily average wind speed: $2.8ms^{-1}$), with a wide region of its high concentration due to the continuous wind changes between 0000 and 0900 LST; under the ME3 (NE, $4.1ms^{-1}$), the highest mean concentration of $^{137}Cs$ occurred at 1500 and 2100 LST with a narrow dispersion along a strong northeasterly wind. In the case of ME4_4 (S, $2.7ms^{-1}$), the highest mean concentration of $^{137}Cs$ occurred at 0300 LST because $^{137}Cs$ stayed around the KNPP under low wind speed and low boundary layer height. As for the emission conditions, EM1_3 and EM2_3 that had the maximum total number of particles showed the widest dispersion of $^{137}Cs$, while its highest mean concentration was estimated under the EM1_1 considering the relatively narrow dispersion and high emission rate. Conclusion: This study showed that even though an area may be located within the same radius around the Kori Nuclear Power Plant, the distribution and levels of $^{137}Cs$ concentration vary according to the change in time and space of weather conditions (the altitude of the atmospheric boundary layer, the horizontal and vertical distribution of the local winds, and the precipitation levels), the topography of the regions where $^{137}Cs$ is dispersed, the emission rate of $^{137}Cs$, and the number of emitted particles.
Jeong, Hae Sun;Jeong, Hyo Joon;Kim, Eun Han;Han, Moon Hee;Hwang, Won Tae
Journal of Radiation Protection and Research
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제41권3호
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pp.260-267
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2016
Background: This study analyzes the differences in the annual averaged atmospheric dispersion factor and ground deposition factor produced using two classification methods of atmospheric stability, which are based on a vertical temperature difference and the standard deviation of horizontal wind direction fluctuation. Materials and Methods: Daedeok and Wolsong nuclear sites were chosen for an assessment, and the meteorological data at 10 m were applied to the evaluation of atmospheric stability. The XOQDOQ software program was used to calculate atmospheric dispersion factors and ground deposition factors. The calculated distances were chosen at 400 m, 800 m, 1,200 m, 1,600 m, 2,400 m, and 3,200 m away from the radioactive material release points. Results and Discussion: All of the atmospheric dispersion factors generated using the atmospheric stability based on the vertical temperature difference were shown to be higher than those from the standard deviation of horizontal wind direction fluctuation. On the other hand, the ground deposition factors were shown to be same regardless of the classification method, as they were based on the graph obtained from empirical data presented in the Nuclear Regulatory Commission's Regulatory Guide 1.111, which is unrelated to the atmospheric stability for the ground level release. Conclusion: These results are based on the meteorological data collected over the course of one year at the specified sites; however, the classification method of atmospheric stability using the vertical temperature difference is expected to be more conservative.
The characteristics of atmospheric dispersion of radioactive material (i.e. $^{137}Cs$) related to local wind patterns around the Kori nuclear power plant (KNPP) were studied using WRF/HYSPLIT model. The cluster analysis using observed winds from 28 weather stations during a year (2012) was performed in order to obtain representative local wind patterns. The cluster analysis identified eight local wind patterns (P1, P2, P3, P4-1, P4-2, P4-3, P4-4, P4-5) over the KNPP region. P1, P2 and P3 accounted for 14.5%, 27.0% and 14.5%, respectively. Both P1 and P2 are related to westerly/northwesterly synoptic flows in winter and P3 includes the Changma or typhoons days. The simulations of P1, P2 and P3 with high wind velocities and constant wind directions show that $^{137}Cs$ emitted from the KNPP during 0900~1400 LST (Local Standard Time) are dispersed to the east sea, southeast sea and southwestern inland, respectively. On the other hands, 5 sub-category of P4 have various local wind distributions under weak synoptic forcing and accounted for less than 10% of all. While the simulated $^{137}Cs$ for P4-2 is dispersed to southwest inland due to northeasterly flows, $^{137}Cs$ dispersed northward for the other patterns. The simulated average 137Cs concentrations of each local wind pattern are $564.1{\sim}1076.3Bqm^{-3}$. The highest average concentration appeared P4-4 due to dispersion in a narrow zone and weak wind environment. On the other hands, the lowest average concentration appeared P1 and P2 due to rapid dispersion to the sea. The simulated $^{137}Cs$ concentrations and dispersion locations of each local wind pattern are different according to the local wind conditions.
대기중으로 방출된 방사성물질의 농도분포를 예측하기 위하여 3차원 바람장 및 확산모델을 개발하였다. 대기 확산모델의 검증을 위하여 복잡한 지형에 위치한 고리 원전 주변에서 야외 확산실험을 수행하였다. 확산모델의 계산 값에 가장 중요한 영향을 주는 것은 바람장의 분포이다. 따라서 관측된 바람자료를 이용하여 여러 경우에 대한 수치실험을 수행하여 계산 값이 관측 농도 값에 좀더 유사하게 접근하는 가를 살펴보았다. 비교결과 바람장 모델내 많은 관측 바람장을 이용한 경우에 관측 농도 값에 가장 근접함을 알 수 있었다.
대기 중으로 방출된 방사성 물질의 이동 확산 현상을 이해하기 위하여 장거리 대기 확산 모델 LADAS가 개발되었다 개발된 수치모델의 검증을 위하여 ETEX 장거리 확산실험 결과와 비교하였다. 비교결과 LADAS모델 내 혼합층 높이를 일정하게 준 경우보다 Richardson number를 이용하여 혼합층 높이를 계산한 결과가 관측 값에 가장 근접함을 알 수 있었다. 또한 일부 포집 지점에서 관측된 농도의 시계열 자료와 비교한 바 계산 값은 어느 정도 일치하고 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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