2014 Fiscal Year Annual Research Report
原子力災害リスク評価のための大気乱流・拡散マルチスケール予測モデルの確立
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26282107
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
竹見 哲也 京都大学, 防災研究所, 准教授 (10314361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 浩成 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究副主幹 (50535903)
堀口 光章 京都大学, 防災研究所, 助教 (60190253)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自然災害 / 大気乱流 / 大気拡散 / 原子力災害 / 気象モデル / LES / 災害リスク評価 / 東日本大震災 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、大気乱流の高精度観測技術と高精度モデル技術とを融合し、様々な気象条件を想定した原子力災害リスク評価のための大気乱流・拡散のマルチスケール予測モデルを確立することである。まず、予測モデルの高度化を実施した。LESモデルに安定度の効果を組み込み、流れ場のみならず温度の状態も予測可能とし、さらに安定度の効果を加えた拡散の挙動も予測するようにLESモデルの高度化を行った。また、建物に加え地形効果を取り込むよう更新した。
京都市街地の建物高度データとして2 mメッシュGISデータを用い、LESモデルに京都市街地の建物情報を組み込む作業を行い、北風を想定して京都市街地における大気乱流のLES計算の試行をした。
LESモデルの高度化にあわせて、気象モデルとの結合手法について安定度と風向の高さ変化とを考慮した改良を行った。気象モデルとしてWRFモデルを用い、ダウンスケール計算を実施した。気象モデル・LESモデルの結合化による実際の気象条件での予測計算を行った。具体的には、オクラホマシティーの高層ビルが林立する街区内で実施された拡散の野外観測Joint Urban 2003における観測事例を対象とし、ダウンスケール計算を行い、計算結果を観測データと比較し、計算精度を検証した。さらに、2011年3月11日東日本大震災により発生した東京電力福島第1原子力発電所からの放射性物質の拡散シミュレーションを目標とし、福島原発のGISデータを導入し、福島原発の建屋および周辺地形の詳細の構造をLESモデルに組み込み、放出イベントのうち一事例を対象として気象モデル・LESモデルの結合による乱流・拡散シミュレーションの試行をした。
平成25年6～7月に京都大学防災研究所宇治川オープンラボラトリーで実施済みの境界層の風観測データを用いて大気の乱れの統計的な性状についての解析をした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に挙げた「LESモデルの高度化と気象モデルとの結合手法の高度化」については、当初予定していた項目について順調にモデル開発を進めることができた。当初予定していた実施項目に加え、LESモデルを用いて京都市街地での大気乱流の数値シミュレーションの試行をすることができた。また、東京電力福島第1原子力発電所のGISデータを導入し、福島原発の建屋および周辺地形の詳細の構造をLESモデルに組み込み、放出イベントのうち一事例を対象として気象モデル・LESモデルの結合による乱流・拡散シミュレーションの試行をすることもできた。この点では、当初の計画以上に研究は進展したと言える。しかしながら、「大気乱流の観測（冬季）およびモデル検証用データセットの作成」については、当初予定していた冬季の観測に用いる観測機器のリース調達をすることができなくなったため、観測自体を平成27年度の秋季から初冬に延期せざるをえなくなった。当初予定していた観測が実施できなかったため、次善の策として、平成25年度に取得した観測データを整理して解析し、モデル検証用のデータセットのひとつとして活用する準備を進めた。したがって、観測の点では、やや遅れが生じてしまった。モデル開発では当初計画以上に進んだものの、観測ではやや遅れが生じたということで、総合的には「おおむね順調に進展している」と評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
モデル開発については当初の計画以上に進展していることから、引き続きモデル開発を進めていく。特に、福島原発事故を対象とした拡散シミュレーションについては、東日本大震災後の放射性物質の放出イベントを対象とした解析をモデル開発と並行して進める。京都市街地を対象とした大気乱流のLESを気象モデルWRFの出力データを用いて実施する。京都市内において既に取得済みの観測データを用いて、実際の事例を対象とした数値シミュレーションを進める。観測については、平成26年度冬季の観測が実施できなかったため、平成27年度秋季から初冬にかけての一ヶ月半程度の期間を観測期間と定め、ドップラーライダーによる連続観測を実施し、その期間内で高層気象観測も実施し、京都市街地をとりまく山間部の影響と市街地の影響の双方により生成される乱流を計測する。
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| Causes of Carryover |
当初計画で平成26年度冬季に実施する予定だった京都市内での観測を実施しなかったため、観測に係わる経費を使用しなかったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度においては、秋季から初冬の時期において一ヵ月半程度の観測を京都大学防災研究所宇治川オープンラボラトリー（京都市伏見区）の観測施設において実施する予定である。観測では、ドップラーライダーのリース代のほか、観測機器の整備、観測機器の輸送、観測するための学生アルバイトへの謝金等、観測に係わる経費を必要とする。このため、平成26年度に生じた次年度使用額は、平成27年度の観測に用いる予定である。
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