復雜地形對核爆炸瞬發中子輻射場的影響

王學棟,朱金輝,左應紅,牛勝利,商 鵬,楊 鵬,牛進林

(西北核技術研究所,西安 710024)

核爆炸瞬發中子輻射是早期核輻射的重要組成部分[1],模擬和預測實際場景下的地面附近中子及次級γ吸收劑量分布,對科學評估核爆炸早期核輻射的毀傷效應具有重要意義。近幾十年來,大量研究機構基于典型的“空氣-平坦地面”模型,采用不同方法對核爆炸早期核輻射的空間分布特性[2-4]、地面介質屬性和氣象條件對早期核輻射的影響[5-6]、城市復雜建筑對早期核輻射的屏蔽和防護[7]等開展了一系列研究,得到的相關成果可用于分析平坦地表附近瞬發輻射場的分布狀況。但相對于理想的無限大平坦地面而言,實際地表的各種地形特征對輻射場的分布造成了不同程度的影響[5],當觀測點與爆心之間的視線被山體遮擋后,觀測點的輻射會受到顯著削弱,這種影響對評估人員效應十分重要,因此需分析真實地形條件對輻射場的具體影響,提高評估模型的科學性和準確性。

本文基于對實際地形條件下核爆炸瞬發中子及次級γ吸收劑量場的蒙特卡羅模擬結果,通過分析地面附近輻射的不同來源,選用一系列能反映局部或區域地形起伏的特征參數,并借助數字高程模型(digital elevation model, DEM)建立了地形特征參數的計算方法。通過相關性分析和統計分析的方法,定量研究了各種地形特征的存在對輻射場的增強或削弱程度。

1 影響因素分析

設空氣-地表交界面為理想平面,且地面及空氣介質成分均勻恒定的空曠條件下,一定高度的核爆炸瞬發中子源在地表附近產生的輻射場分布顯然只與爆心投影距離有關。……