核电厂EC4-5子站与地面气象站数据分析

翁碇强

摘  要：为了验证核电厂EC4-5监测子站的气象数据在地面气象站不可用的情况下是否能起到替代作用，通过对比分析2016—2018年核电厂EC4-5监测子站与地面气象站气象数据的监测结果，可看出2016—2018年核电厂EC4-5监测子站的气象数据与地面气象站相同监测项目的气象数据存在较大差异。结果表明核电厂EC4-5监测子站的气象数据不具有替代性。

关键词：核电厂  监测子站  KRS系统  风速  风向

中图分类号：P41           文献标识码：A 文章编号：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  核電厂EC4-5监测子站与地面气象站简介

KRS系统作为厂区辐射与气象监测系统的简称，该系统主要由监测子站、地面气象站和铁塔气象站组成。其目的是为了对核电厂内与周边的环境因素进行24h不间断的有效测量。

1.1 EC4-5监测子站

EC4-5厂外监测子站的连续监测项目有：环境辐射γ剂量率、雨量、风向和风速。监测子站的作用是为了获取核电厂不同方位的环境γ辐射剂量率水平和气象信息，评价核电厂内外的环境变化水平。EC4-5监测子站位于1号反应堆NNE方向1800m处，濒临北部湾，距离海岸线50m。

1.2 地面气象站

核电厂地面气象站设置在厂外，位于1号机组N方向2.1km处，距离与EC4-5监测子站只有800m。监测项目有风向、风速、雨量、天空总辐射、净辐射、大气温度、地温、气压和湿度。在电厂正常工况下可有效获取电厂所需的基本气象信息。事故工况下可通过气象数据的辅助，判断污染物扩散方向，进而快速采取有效措施。

2  监测方法与数据获取

2.1 EC4-5监测子站

本文采用核电厂EC4-5子站2016—2018年的风速风向数据进行研究，风速风向监测设备为中环天仪（天津）气象仪器有限公司生产的EL15-1A和EL15-2A型号，风速仪的测量范围为0.3～60m/s，启动风速为0.3m/s，分辨率为0.05m/s，抗风强度为75m/s，使用环境气温为-40℃～60℃，相对湿度为0～100%RH，最大允许误差±0.3m/s。风向仪的测量范围为0°～360°，分辨率为1.4°，精度为±5°（风速大于0.5m/s时）。因为EC4-5子站距离海岸线不到100m，所以该仪器设备都具备抗海水盐雾腐蚀和抗雷击感应电流保护。

2.2 地面气象站

地面气象站所用的风速风向仪也是采用的中环天仪（天津）气象仪器有限公司生产的产品，但型号不同，分别为EL15-1C和EL15-2C。该产品除了输出脉冲和电源电压与EC4-5子站所用的风速风向仪不同，其余参数都一致。

地面气象站和厂外固定监测子站所用的风速风向仪也是采用的中环天仪（天津）气象仪器有限公司生产的产品，但型号不同，分别为EL15-1C和EL15-2C。气象站各传感器在安装之前均进行了标定。为了保证在不同高度获取要素的一致性和可比性，消除系统偏差，必须了解经过严格独立标定的不同传感器在实际测量环境中的一致性和差异，并在实际观测现场开展探测传感器的水平比较。这些都是保证准确有效获取不同高度气象要素的重要质量保证措施。具体的实施办法是：在观测场附近选择平坦的开阔地，将风速、风向和温度传感器分别独立安装在并排竖立和相同高度的观测横杆顶部。这种安装方式是尽可能减小观测横杆对气流的干扰。根据不同风速、风向和温度传感器的结果分析比较可知：（1）不通风速传感器的测量结果偏差小于0.2m/s;（2）不同风向传感器的测量结果偏差小于3°;（3）不同温度传感器的测量结果偏差小于0.2℃。在分析处理数据时会依据此结果对各个传感器进行偏差修订。环境γ辐射数据和气象信息通过有线和无线的方式传输到位于应急指挥中心（EM楼）的KRS中央站。主要监测数据经KRS中央站传输到主控室显示，环境实验室（EC1）也可通过VPN连接KRS中央站接口机获取环境γ辐射数据和气象信息。

3  结果分析

根据核电厂EC4-5监测子站和地面气象站的更新时间，汇总分析EC4-5监测子站和地面气象站2016—2018年的风速风向监测结果。

由图1可见，2016—2018年核电厂EC4-5监测子站和地面气象站的风向频率曲线在N、NNE、NE和ENE四个方向起伏相似，但出现的频率相差比较大。可看出仅有SE和SSE两个方向的频率相近。EC4-5监测子站2016—2018年的主导风向为NW，NW风的出现频率为10.13%，次主导风向为WNW，频率为9.57%。地面气象站2016—2018年的主导风向为SSW，频率为10.85%，次主导风向为N，频率为10.07%。两个站点的主导风向和次主导风向完全不同，且EC4-5监测子站的主导风向和次主导风向分别相较于地面气象站的主导风向和次主导风向都相差较远。在NW方向EC4-5监测子站与地面气象站的频率差别最大，相差8.53%。

由图2可以看出，2016—2018年核电厂EC4-5监测子站和地面气象站各风向上平均风速的曲线也存在明显差异。除了NE、SE、SSW、SW和WNW五个方向的平均风速相近之外，其余方向的平均风速均存在较大差异。EC4-5监测子站NW方向的平均风速最大，达到3.84m/s，而地面气象站在NW方向上的平均风速仅为1.83m/s，相差2.01m/s。地面气象站在NE方向的平均风速最大，为3.09m/s。

经过现场勘查后发现EC4-5监测子站100m范围内超过80%的方位都被高大的海防林和建筑物遮挡，海防林和建筑物的高度均超过10m。导致EC4-5监测子站的风向风速数据与地面气象站存在较大差异。

4  结语

从核电厂EC4-5监测子站和地面气象站2016—2018年风向风速监测结果的比较可以看出：2016—2018年核电厂EC4-5监测子站主导风向为NW，NW风的出现频率为10.13%，次主导风向为WNW，频率为9.57%。EC4-5监测子站NW方向的平均风速最大，达到3.84m/s。地面气象站的主导风向为SSW，频率为10.85%，次主导风向为N，频率为10.07%。地面气象站在NE方向的平均风速最大，为3.09m/s。由分析结果可得出结论，EC4-5監测子站由于海防林和建筑物遮挡的原因，所测得的风向风速数据与地面气象站存在较大差异。所以EC4-5监测子站的风向风速数据失真，不能反映真实的气象状态，不能起到替代的作用。

参考文献

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