核能是目前公认现实可行的、能大规模替代化石能源的清洁能源,其应用日趋广泛。辐射安全以及核事故引发的放射性污染问题一直是人们关注的焦点。近年来,海上平台模块化小堆、浮动核电站以及滨海核电站等核设施逐渐增加,其可能泄漏的放射性物质会对近岸海域造成严重的辐射污染。开展放射性核素在近岸海域中的弥散机理和弥散模拟研究,揭示放射性核素浓度的变化规律,预测高污染水域,对于核事故早期的应急决策与救援具有重要意义。本文发展了 一个基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的三维近岸海域放射性核素弥散模型,用于对排放在近岸海域的液态放射性物质的时空分布进行三维精确模拟。其数值计算过程使用开源CFD工具包OpenFOAM进行实现。主要工作内容如下:(1)发展了自动化非结构网格生成方法,实现对近岸海域复杂海底地形与岸界的快速、准确拟合。选择适用于复杂几何边界的有限体积法,结合六面体网格和多面体网格,精确地拟合了高度不规则的近岸地貌并保证计算区域内物理量的守恒。(2)发展了基于CFD方法的近岸海域放射性核素弥散模拟方法,实现了事故环境下放射性核素浓度分布的高精度计算。模型采用雷诺时均方程法,引入普适性较好的标准k-ε湍流模型。通过对放射性核素弥散方程进行修正优化,并输入动态边界条件,客观地模拟放射性核素在近岸海域的输运状态,提高模型的计算精度。(3)采用法国La Hague核燃料后处理厂排放的含氚废水数据对上述模型与方法进行了校核分析。通过与海面监测数据及第三方模型的计算结果对比,验证了模型的正确性与精准性,并分析了误差来源。本文研究结果初步表明,基于CFD方法的近岸海域放射性核素弥散数值模拟技术可用于预估核设施事故或常规排放所造成的辐射后果,为事故应急响应提供决策支持。