(57)【要約】【課題】建物内の放射性物質の状況をより高い精度で予測することができること。【解決手段】建物の情報に基づいて、建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１との間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ−ｑＣｉ＋１で算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求め、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、さらに、空気交換量を区画の大きさに基づいて補正する。【選択図】図３
2015127681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内に侵入した放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測装置であって、
建物の情報を有する条件テーブルと、
放射性物質の情報を有する放射性物質データと、
取得した情報を解析する演算部と、を有し、
前記演算部は、前記建物の情報に基づいて、前記建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、
作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、
区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１と間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉで算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求めることで、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、
さらに、前記空気交換量を区画の大きさに基づいて補正することを特徴とする放射性物質拡散予測装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記区画のうち１つの区画を基準区画とし、前記基準区画の体積をＶ１とし、区画ｉの体積をＶｉとし、設計上の空気交換量をｑとしたとき、区画ｉの流量をｑ×（Ｖｉ／Ｖ１）（１／３）とすることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質拡散予測装置。
【請求項３】
前記演算部は、建物の全体の容積が同じで、区画の分割数が異なる場合、前記区画の分割数に応じて、時間スケールを調整することで、区画の分割数が異なる計算結果を援用することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線物質拡散予測装置。
【請求項４】
建物内に侵入した放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測方法であって、
前記建物の情報に基づいて、前記建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、
作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、
区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１との間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉで算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求め、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、
前記空気交換量は、区画の大きさに基づいて補正することを特徴とする放射性物質拡散予測方法。
【請求項５】
建物内に侵入した放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測装置によって、
前記建物の情報に基づいて、前記建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、
作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、
区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１との間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ−ｑＣｉ＋１で算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求め、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、
前記空気交換量は、区画の大きさに基づいて補正することを特徴とする放射性物質拡散予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内で拡散する放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測装置、放射性物質拡散予測方法および放射性物質拡散予測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所などの原子力施設での事故等により放射性物質が放出された場合に、放射性物質の拡散範囲や拡散濃度を予測する放射性物質拡散予測装置がある（特許文献１）。このような、放射性物質拡散予測装置としては、緊急時拡散予測装置（ＳＰＥＥＤＩなど）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、原子力施設から放出された放射性物質は、近隣の建物内に到達し建物内に侵入する場合がある。これに対して、引用文献１に記載の装置や、緊急時拡散予測装置は、大気中を移動する放射性物質の状態を予測する装置である。このため、建物に到達する放射性物質を予測することはできるが、建物内でどのように放射性物質が移動するかを予測することができない。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、建物内での放射性物質の移動状況をより高い精度で予測することができる放射性物質拡散予測装置、放射性物質拡散予測方法および放射性物質拡散予測プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するための本発明は、建物内に侵入した放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測装置であって、建物の情報を有する条件テーブルと、放射性物質の情報を有する放射性物質データと、取得した情報を解析する演算部と、を有し、前記演算部は、前記建物の情報に基づいて、前記建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１と間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉで算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求めることで、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、さらに、前記空気交換量を区画の大きさに基づいて補正することを特徴とする。
【０００７】
前記演算部は、前記区画のうち１つの区画を基準区画とし、前記基準区画の体積をＶ１とし、区画ｉの体積をＶｉとし、設計上の空気交換量をｑとしたとき、区画ｉの流量をｑ×（Ｖｉ／Ｖ１）（１／３）とすることが好ましい。
【０００８】
前記演算部は、建物の全体の容積が同じで、区画の分割数が異なる場合、前記区画の分割数に応じて、時間スケールを調整することで、区画の分割数が異なる計算結果を援用することが好ましい。
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明は、建物内に侵入した放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測方法であって、前記建物の情報に基づいて、前記建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１との間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉで算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求め、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、前記空気交換量は、区画の大きさに基づいて補正することを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決するための本発明は、放射性物質拡散予測プログラムであって、建物内に侵入した放射性物質の拡散状況を予測する放射性物質拡散予測装置によって、前記建物の情報に基づいて、前記建物を複数の区画に分割し、分割した区画のうち放射性物質が移動可能な区画を設定してモデルを作成し、作成したモデルのうち、放射線物質が流入する区画及び流入量を含む解析条件を設定し、区画ｉにある放射性物質の濃度をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｉ＋１とし、区画ｉと区画ｉ＋１との間の空気交換量をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量ｄＱを、ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉで算出し、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを求め、各部屋の放射性物質の濃度を算出し、前記空気交換量は、区画の大きさに基づいて補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、建物内を拡散する放射性物質の状況をより高い精度で予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態に係る放射性物質拡散予測装置の解析対象の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る放射性物質拡散予測装置の解析対象の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、放射性物質拡散予測装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、放射性物質拡散予測方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、解析対象のモデルの一例を示す模式図である。
【図６】図６は、予測方法を説明するための説明図である。
【図７】図７は、解析対象のモデルの他の例を示す模式図である。
【図８】図８は、放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、解析対象のモデルの他の例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に記載した内容により限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜組み合わせることが可能である。
【００１４】
本実施形態に係る放射性物質拡散予測装置について図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を用いて、本実施形態の放射性物質拡散予測装置が解析する対象について説明する。図１は、本実施形態に係る放射性物質拡散予測装置の解析対象の構成を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る放射性物質拡散予測装置の解析対象の構成を示す模式図である。本実施形態の放射性物質拡散予測装置は、原子力施設１０から放出された放射性物質４０が建物内の対象の区画（部屋）に到達したかを予測する。
【００１５】
図１に示すように、原子力施設１０は、例えば、原子炉ユニット１２と、原子炉ユニット１２を制御する制御ユニット１４とを有する。原子炉ユニット１２は、原子炉建屋２０と原子炉容器２２と原子炉２４とを有する。原子炉建屋２０は、原子炉容器２２を収容する建物である。原子炉容器２２は、原子炉２４を収納する容器である。
【００１６】
制御ユニット１４は、原子炉ユニット１２の近傍、つまり原子炉建屋２０の近傍に配置され、制御室建屋３０と中央制御室３２とを有する。制御室建屋３０は、中央制御室３２が内部に設けられている。制御室建屋３０は、図２に示すように、中央制御室３２以外にも複数の区画が設けられている。区画は、それぞれが閉じられた空間（部屋）となっている。また各区画は、隣接する区画の少なくとも一部とダクトや通路でつながっており、空気が流通可能な状態となっている。また、制御室建屋３０は、区画３６ａの扉等の侵入部３７が外部と繋がっている区画となる。
【００１７】
区画３６ａは、区画３６ｂと空気が流通可能な状態でつながっている。区画３６ｂは、区画３６ｃと空気が流通可能な状態でつながっている。区画３６ｃは、区画３６ｄと空気が流通可能な状態でつながっている。区画３６ｄは、中央制御室３２と空気が流通可能な状態でつながっている。したがって、中央制御室３２は、区画３６ｄ、区画３６ｃ、区画３６ｂ、区画３６ａを介して制御室建屋３０の外と繋がっている。
【００１８】
ここで、原子炉ユニット１２で事故等が発生し、原子炉２４内の放射性物質４０が漏れ、原子炉建屋２０から排出された場合、放出された放射性物質４０は、一部が原子力施設１０の周囲の物体に付着し、一部が放射性物質群４２として風によって運ばれる。放射性物質群４２は、煙のように風に流されて移動する際に、一部の放射性物質４０が地表に落下して付着したり、障害物に付着したりする。このように、放射性物質４０が拡散している状態の場合、放射性物質４０は、一部が地表等に付着し、一部が大気中に浮遊している。また、大気中に浮遊している放射性物質４０の一部は、制御室建屋３０の大気と繋がっている部分、つまり侵入部３７から制御室建屋３０の内部に侵入する。
【００１９】
このように、放射性物質４０は各部に拡散する。拡散された放射性物質４０は、放射線を射出し、射出された放射線は、中央制御室３２に到達する。中央制御室３２には、原子炉建屋２０内にある放射性物質４０から射出される直接放射線５０、放射性物質群４２の放射性物質４０、つまり大気中を浮遊する放射性物質４０から放出される放射線（クラウドシャイン５２）が到達する。また、放射性物質４０は、上空に放出される。中央制御室３２には、上空に放出された放射性物質４０から放出される放射線（スカイシャイン５２）も照射される。さらに、中央制御室３２には、中央制御室３２に侵入した放射性物質から放出される放射線（室内放射線５６）も照射される。また、中央制御室３２に侵入した放射性物質は、中央制御室３２にいる人体に取り込まれる恐れがある。
【００２０】
本実施形態の放射性物質拡散予測装置は、中央制御室３２に影響を及ぼす放射性物質のうち、中央制御室３２に侵入した放射性物質の量（濃度）を予測する。以下、図３から図６を用いて説明する。
【００２１】
図３は、放射性物質拡散予測装置の構成を示すブロック図である。予測装置１００は、各種情報等に基づいて建物内での放射性物質の拡散状態を予測する。予測装置１００は、演算部１２０と、記憶部１２２と、入力部１２４と、出力部１２６と、通信部１２８と、媒体読取部１３０と、を有する。予測装置１００は、入力部１２４、通信部１２８及び媒体読取部１３０が情報を取得する取得部となる。
【００２２】
演算部１２０は、演算手段であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、記憶手段であるメモリ、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とを備え、これらのハードウェア資源を用いてプログラムを実行することによって各種の機能を実現する。具体的には、演算部１２０は、記憶部１２２に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させる。そして、演算部１２０は、ＣＰＵによる命令の実行結果に応じて、メモリ及び記憶部１２２に対してデータの読み書きを行ったり、通信部１２８等の動作を制御したりする。
【００２３】
記憶部１２２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムやデータを記憶する。記憶部１２２に記憶されるプログラムには、放射性物質の拡散状況を予測する予測プログラム１２２Ａと、が含まれる。記憶部１２２に記憶されるデータには、条件テーブル１２２Ｂと、放射性物質データ１２２Ｃとが含まれる。条件テーブル１２２Ｂは、予測プログラム１２２Ａの予測（解析）処理で用いる各種条件（収束条件、解析単位時間、解析する時間の長さ）、演算式が記憶されている。また、条件テーブル１２２Ｂには、解析対象のモデルを作成するための条件、各区画の関係、大きさ等の情報も記憶されている。さらに条件テーブル１２２Ｂは、区画間を移動する空気の流量（空気交換量）の情報が記憶されている。放射線物質データ１２２Ｃは、侵入部３７から侵入する放射性物質４０の量の情報が記憶されている。なお、図３において記憶部１２２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、通信部１２８がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶され、必要に応じて通信部１２８にダウンロードされることとしてもよい。また、図３において記憶部１２２が記憶することとしているプログラム及びデータの一部または全ては、記憶媒体に記憶され、必要に応じて媒体読取部１３０によって読み取られることとしてもよい。
【００２４】
入力部１２４は、キーボード、マウス、タッチパネル等、ユーザ、オペレータが操作を入力する機器である。出力部１２６は、文字や図形等の各種情報を出力する機器である。出力部１２６は、液晶パネルや有機ＥＬ（Organic  Electro−Luminescence）パネル、プロジェクタ等の表示装置や、印刷装置等である。通信部１２８は、所定の通信プロトコルに基づいて、他の装置との間での情報の送受信を制御する。媒体読取部１３０は、光ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の可搬の非一過的（non-transitory）な記憶媒体からプログラムやデータを読み取る。
【００２５】
次に、予測装置１００の制御動作、つまり本実施形態の放射性拡散物質予測方法の一例について説明する。図４は、放射性物質拡散予測方法の手順の一例を示すフローチャートである。図５は、解析対象のモデルの一例を示す模式図である。図６は、予測方法を説明するための説明図である。なお、図４に示す処理は、予測装置１００が、記憶部１２２に記憶されている予測プログラム１２２Ａを用いて、演算部１２０が各部の動作を制御し、各部から取得した情報に対して演算処理を行うことで実現することができる。
【００２６】
予測装置１００は、条件テーブル１２２Ｂから解析対象の建物及び区画の情報を読み出し、モデルを作成する（ステップＳ１２）。具体的には、予測装置１００は、図５に示すように、外部（大気）から解析対象の中央制御室３２までの経路のモデルを作成する。本実施形態では、区画３６ａ、区画３６ｂ、区画３６ｃ、区画３６ｄ、中央制御室３２がこの順で並んでいるモデルを作成する。図５に示すモデルは、外気と連通している端部から中央制御室３２の端部までの距離がＬとなる。
【００２７】
予測装置１００は、モデルを作成したら、条件を設定する（ステップＳ１４）。条件としては、条件テーブル１２２Ｂに記憶されている各種情報及び放射性物質データ１２２Ｃに記憶されている情報に基づいて、モデルの区画３６ａに侵入する放射性物質の量、当初の各区画にある放射性物質の量、区画間での空気交換量（区画と区画との間で流れる空気の流量）、解析を行う単位時間、解析を行う時間等の解析に必要な条件を設定する。
【００２８】
予測装置１００は、条件を設定したら、区画間での放射性物質の移動を算出する（ステップＳ１６）。区画間での放射性物質の移動の算出については、後述する。
【００２９】
予測装置１００は、区画間での放射性物質の移動を算出したら、解析対象の時間が経過したかを判定する（ステップＳ２４）。つまり、予測装置１００は、設定した時間分の放射性物質の移動の解析が終了したかを判定する。予測装置１００は、解析対象の時間が経過していない（ステップＳ２４でＮｏ）と判定した場合、時間をｄｔ（単位時間）進める。予測装置１００は、時間を進めたらステップＳ１６に戻り、一定時間経過後の放射性物質の移動状態を解析する。つまり解析した状態から時間ｄｔ経過後の放射性物質の移動状態を検出する。予測装置１００は、順次時間を進めることで、解析時間を経過した後の各区画の放射性物質の濃度を検出することができる。
【００３０】
予測装置１００は、解析対象の時間が経過した（ステップＳ２４でＹｅｓ）と判定した場合、解析結果を出力し（ステップＳ２８）、本処理を終了する。解析結果としては、解析対象の中央制御室３２の放射性物質の濃度のみを出力してもよいし、解析時間内における放射性物質の濃度の変化のデータを出力してもよいし、各区画について、放射性物質の濃度や、解析時間内における放射性物質の濃度の変化のデータを出力してもよい。また、本実施形態では、中央制御室を解析対象としたが、どの区画を解析対象としてもよい。
【００３１】
次に、図６を用いて、ステップＳ１６の放射性物質の移動の算出方法について説明する。予測装置１００は、区画ｉにある放射性物質の濃度［Ｂｑ／ｍ３］をＣｉとし、区画ｉに隣接する区画ｉ＋１にある放射性物質の濃度をＣｊとし、区画ｉと区画ｉ＋１の空気交換量（流量）［ｍ３／ｓ］をｑとした場合、区画間での時間ｄｔでの放射性物質の移動量（変化量）ｄＱ［Ｂｑ／ｓ］を、下記式で算出する。これは、１次元的に１方向に扱ったものであり、この考え方を２次元的及び３次元的に拡張ができる。具体的に２次元的な扱いについては後述する。
【数１】
2015127681.tif 000003
ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉ
【００３２】
予測装置１００は、放射性物質の移動量をそれぞれの区画の放射性物質の濃度と空気交換量とに基づいて算出する。また、予測装置１００は、区画を移動した放射性物質は、当該区画内において一瞬で全域に拡散する。つまり区画内での放射性物質の濃度の分布がないという条件とする。予測装置１００は、放射性物質が移動可能な区画間で区画間での放射性物質の移動量ｄＱを算出し、各部屋の放射性物質の濃度を算出する。
【００３３】
ここで、ｄＱ＝ｑＣｉ＋１−ｑＣｉを各区画に展開し、区画間の空気交換量（流量）ｑを表す対称行列を用いると、以下のように表すことができる。
【数２】
2015127681.tif 000004
【００３４】
ここで、ｔは、時間［ｓ］である。なお、ｔは、実時間ではない場合がある。Ｃは、区画ｉ=１からＮの濃度ベクトル［Ｂｑ／ｍ３］である。Ｖは、区画体積［ｍ３］の対角行列である。Ｖは、対角項以外は０の行列となる。Ａは、区画間の流量［ｍ３／ｓ］を表す対称行列である。
【００３５】
具体的には、区画の並びを平面的に考え、図６に示すように解析対象の区画（ｉ，ｊ）の放射性物質の濃度をＣｉ，ｊとする。なお、図６は、区画を上下方向から見た平面図である。また、区画（ｉ，ｊ）は、前後左右に隣接した区画をそれぞれ、区画（ｉ−１，ｊ）、区画（ｉ＋１，ｊ）、区画（ｉ，ｊ−１）、区画（ｉ，ｊ＋１）とし、それぞれの区画の放射性物質の濃度をＣｉ−１，ｊ、Ｃｉ＋１，ｊ、Ｃｉ，ｊ−１、Ｃｉ，ｊ＋１とする。また、図６に示すモデルでは、区画（ｉ，ｊ）と区画（ｉ−１，ｊ）との間の空気交換量をｑｉ＋１，ｊとし、区画（ｉ，ｊ）と区画（ｉ＋１，ｊ）との間の空気交換量をｑｉ−１，ｊとし、区画（ｉ，ｊ）と区画（ｉ，ｊ−１）との間の空気交換量をｑｉ，ｊ−１とし、区画（ｉ，ｊ）と区画（ｉ，ｊ＋１）との間の空気交換量をｑｉ，ｊ＋１とする。なお、図６は、前後左右に隣接する区画のみを示しているが、さらに紙面の前後（上下）にも区画が隣接しているモデルとしてもよい。
【００３６】
ここで、空気交換量ｑは、空気の交換量であり、質量保存則により、区画間の一方から他方に移動する空気の量、他方から一方に移動する空気の量は、同じ量となる。また、各区画間での空気交換量ｑは、同じ値でも異なる値でもよい。区画（ｉ，ｊ）の長さ、幅、高さをそれぞれｄｘｉ、ｄｙj、ｈｉ，ｊとすると、区画（ｉ，ｊ）の容積は、Ｖｉ，ｊ（＝ｄｘｉ・ｄｙｉ・ｈｉ，ｊ）となる。
【００３７】
ここで区画（ｉ，ｊ）の時間ｄｔにおける濃度の増加量をｄＣｉ，ｊ（＝Ｃｎ＋１ｉ，ｊ−Ｃｎｉ，ｊ）とすると、
Ｖｉ,ｊ・ｄＣｉ,ｊ＝
[（ｑｉ−１,ｊ・Ｃｉ−１,ｊ）−（ｑｉ−１,ｊ・Ｃｉ,ｊ）−（ｑｉ＋１,ｊ・Ｃｉ,ｊ）＋（ｑｉ＋１,ｊ・Ｃｉ＋１,ｊ）]  ｄｙｉ・ｈｉ，ｊ・ｄｔ
＋[（ｑｉ１,ｊ−１・Ｃｉ,ｊ−１）−（ｑｉ,ｊ−１・Ｃｉ,ｊ）−（ｑｉ,ｊ＋１・Ｃｉ,ｊ）＋（ｑｉ,ｊ＋１・Ｃｉ,ｊ＋１）]  ｄｘｉ・ｈｉ，ｊ・ｄｔ
となる。
【００３８】
両辺をＶｉ,ｊ・ｄｔで割って、時刻ｎ，ｎ＋１の上添字を表記すると、
（Ｃｎ＋１ｉ,ｊ−Ｃｎｉ,ｊ）／ｄｔ＝
[（ｑｉ−１,ｊ・Ｃｎｉ−１,ｊ）−（ｑｉ−１,ｊ・Ｃｎｉ,ｊ）−（ｑｉ＋１,ｊ・Ｃｎｉ,ｊ）＋（ｑｉ＋１,ｊ・Ｃｎｉ＋１,ｊ）]／ｄｘｉ
＋[（ｑｉ,ｊ−１・Ｃｎｉ,ｊ−１）−（ｑｉ,ｊ−１・Ｃｎｉ,ｊ）−（ｑｉ,ｊ＋１・Ｃｎｉ,ｊ）＋（ｑｉ,ｊ＋１・Ｃｎｉ,ｊ＋１）]／ｄｙｉ
＝[（ｑｉ−１,ｊ・Ｃｎｉ−１,ｊ）−（ｑｉ−１,ｊ＋ｑｉ＋１,ｊ）Ｃｎｉ,ｊ＋（ｑｉ＋１,ｊ・Ｃｎｉ＋１,ｊ）]／ｄｘｉ＋［（ｑｉ,ｊ−１・Ｃｎｉ,ｊ−１）−（ｑｉ,ｊ−１＋ｑｉ,ｊ＋１）Ｃｎｉ,ｊ＋（ｑｉ,ｊ＋１・Ｃｎｉ,ｊ＋１）]／ｄｙｉ
となる。
【００３９】
以上より、各区画間での空気交換量（漏えい量）ｑに基づいて、各区画におけるマスバランスの式が導出され、これらの式を連立させることで、各区画での濃度Ｃの時間変化を求める。
【００４０】
予測装置１００は、以上のように、各区画の関係に基づいたモデルを作成し、各区画間の空気交換量と建物流入する放射線物質の量（さらに各区画に当初から存在する放射性物質の量）に基づいて、各区画間を移動する放射性物質の量を解析することで、目的の区画における放射性物質の量を高い精度で計算することができる。具体的には、予測装置１００は、建物（本実施形態では制御室建屋３０）に侵入した放射性物質が各区画間を移動することを考慮して中央制御室３２の放射性物質の濃度を予測するため、放射性物質の希釈と移動による時間遅れを加味した放射性物質の濃度を算出することができる。
【００４１】
次に、図７から図９を用いて、放射性物質拡散予測方法の他の例、具体的には、演算処理の他の例について説明する。図７は、解析対象のモデルの他の例を示す模式図である。図７のモデルは、各区画の体積（容積）が異なる場合である。具体的には、図７に示すモデルは、外気と連通している端部から中央制御室３２の端部までの距離がＬとで同じであるが各区画の容積が異なる。図８は、放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。図９は、放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。
【００４２】
本実施形態の予測装置１００は、さらに各区画の体積（容積）を考慮して、放射性物質の移動を予測する。各区画の体積（容積）が異なる場合は、ここでは瞬時拡散を仮定しているので、各区画での時間スケールが異なることになる。そこで、以下の要領で時間スケールを各区画で統一する必要がある。まず、予測装置１００は、区画の体積をＶ、区画間の空気交換量（流量）ｑとすると、区画内での拡散時間は下記式の時間スケールで表すことができる。
【数３】
2015127681.tif 000005
【００４３】
したがって、各区画における計算上の時間ステップは、上記の時間スケールに相当するため、各区画間で時間スケールが異なる。任意の区画を基準の区画１とし、基準の区画１の体積と各区画の体積との関係に基づいて、各区画空気交換量ｑを補正することで、計算上の時間スケールを統一する。具体的には、計算上の時間ステップｄtを時間刻み幅として、すべての区画で一致させるために、ｄｔｉ／ｄｔ１＝１とすると、区画１と区画iの空気交換量の関係は、下記式で表すことができる。
【数４】
2015127681.tif 000006
【００４４】
以上より、下記式を用いて、時間スケールの違いを空気交換量によって補正することで、各区画での時間スケールを統一できる。
【数５】
2015127681.tif 000007
【００４５】
予測装置１００は、上記式を用いて、区画の体積比に基づいて、空気交換量を補正して、放射性物質の移動を算出することで、移動した放射性物質が一瞬で拡散するという条件を用いても、区画の容積によって変動する放射性物質の移動を考慮することができ、より高い精度で放射性物質の拡散を予測することができる。また、区画内では、放射性物質が一瞬で拡散するという条件を用いることで、計算を簡単にすることができる。
【００４６】
まず、比較のために、図５に示すように、区画３６ａの外気が侵入する端部から、中央制御室３２の端部までの距離が所定距離で、各区画が同じ体積である場合の放射性物質の濃度の変化を算出する。次に、図７に示すように、区画３６ａの外気が侵入する端部から、中央制御室３２の端部までの距離が上記と同じ所定距離で、区画３６ａ、区画３６ｄが他の区画より大きい場合、体積の比を考慮しないで放射性物質の濃度の変化を算出する。この場合、図８に示すように各区画を等体積だった場合の同じ位置の放射性物質の濃度と差が出る。つまり、全体の経路長が同じであるため、同じ結果濃度となる位置で異なる濃度となってしまう。これに対して、上述したように、区画の体積比に基づいて、空気交換量を補正して、放射性物質の移動を算出することで、図９に示すように、各区画での放射性物質の濃度が、等体積だった場合と同じ結果となる。以上より、上記式を用いて演算を行うことで、区画の体積が異なる場合も好適に放射性物質の移動を算出することができる。
【００４７】
次に、図１０から図１１を用いて、放射性物質拡散予測方法の他の例、具体的には、演算処理の他の例について説明する。図１０は、解析対象のモデルの他の例を示す模式図である。つまり、図５と図７と同様に、外気と連通している端部から中央制御室３２の端部までの距離がＬで同じであるが、区画数が多くなった場合である。図１１と図１２は、共に放射性物質濃度の変化の解析結果の一例を示すグラフである。図１１と図１２の違いは、後述する。
【００４８】
本実施形態の予測装置１００は、さらに区画数を考慮して、放射性物質の移動を予測する。まず、建屋内区画をメッシュと考え、自由に区画数を変えて建屋内を分割した場合の統一時間スケールは、以下のようになる。ここでは、建屋内の全体積Ｖを区画数Ｎ１と区画数Ｎ２で、それぞれ等体積で分割した場合について考える。実際は、建屋内体積が同じで障害がない限り、ガスの拡散の仕方は同じであるから、区画内は瞬時一様拡散との仮定の下では、区画数に依存せずに拡散時間は同じであり、時間スケールも同じになる。これに対して、計算上は区画数の違いが時間スケールに影響を及ぼす。ここで、最後の区画へのガス到達時間Ｎ１ｄｔ１とＮ２ｄｔ２は同じである。したがって、Ｎ１とｄｔ１とＮ２とｄｔ２との関係は下記式となる。
【数６】
2015127681.tif 000008
【数７】
2015127681.tif 000009
【数８】
2015127681.tif 000010
【００４９】
以上より、予測装置１００は、建屋内の全体積Ｖが同じで、区画数が異なる場合、計算上での時間ｄｔを調整することで、区画数に対応した放射性物質の移動を予測することができる。
【００５０】
予測装置１００は、上記式を用いて、区画数に基づいて、時間スケールを補正して、放射性物質の移動を算出することで、移動した放射性物質が一瞬で拡散するという条件を用いても、区画数によって変動する放射性物質の移動を考慮することができ、より高い精度で放射性物質の拡散を予測することができる。また、区画内では、放射性物質が一瞬で拡散するという条件を用いることで、計算を簡単にすることができる。
【００５１】
まず、比較のために、区画３６ａの外気が侵入する端部から、中央制御室３２の端部までの距離が所定距離で、区画数が５つの場合の放射性物質の濃度の変化を算出する。次に、図１０に示すように、区画１３６ａの外気が侵入する端部から、中央制御室３２の端部までの距離が上記と同じ所定距離で、区画数が区画１３６ａから区画１３６ｉ及び中央制御室３２で１０となる場合、体積の比を考慮しないで放射性物質の濃度の変化を算出する。この場合、図１１に示すように区画数が５だった場合の同じ位置の放射性物質の濃度と差が出る。つまり、全体の経路長が同じであるため、同じ結果濃度となる位置で異なる濃度となってしまう。これに対して、上述したように、区画数に基づいて時間スケールを補正して、放射性物質の移動を算出することで、図１２に示すように、各区画での放射性物質の濃度が、区画数が異なる場合と同じ結果となる。以上より、上記式を用いて演算を行うことで、区画数が異なる場合も好適に放射性物質の移動を算出することができる。
【００５２】
このように、同じ体積を有する建屋内の区画数を変化させた場合、区画数の比で時間刻み幅ｄｔを補正すれば、両者は同じ時間スケールで処理を行うことができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  原子力施設
１２  原子炉ユニット
１４  制御ユニット
２０  原子炉建屋
２２  原子炉容器
２４  原子炉
３０  制御室建屋
３２  中央制御室
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ  区画
３７  侵入部  
４０  放射性物質
４２  放射性物質群
５０  直接放射線
５２  スカイシャイン
５４  クラウドシャイン
５６  室内放射線
１００  放射性物質拡散予測装置（予測装置）
１２０  演算部
１２２  記憶部
１２２Ａ  予測プログラム
１２２Ｂ  条件テーブル
１２２Ｃ  放射性物質データ
１２４  入力部
１２６  出力部
１２８  通信部
１３０  媒体読取部
【図１】
2015127681.tif 000011
【図２】
2015127681.tif 000012
【図３】
2015127681.tif 000013
【図４】
2015127681.tif 000014
【図５】
2015127681.tif 000015
【図６】
2015127681.tif 000016
【図７】
2015127681.tif 000017
【図８】
2015127681.tif 000018
【図９】
2015127681.tif 000019
【図１０】
2015127681.tif 000020
【図１１】
2015127681.tif 000021
【図１２】
2015127681.tif 000022