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Development of a radiological emergency evacuation model using agent-based modeling
Nuclear Engineering and Technology ( IF 2.7 ) Pub Date : 2021-01-12 , DOI: 10.1016/j.net.2021.01.007
Yujeong Hwang , Gyunyoung Heo

In order to mitigate the damage caused by accidents in nuclear power plants (NPPs), evacuation strategies are usually managed on the basis of off-site effects such as the diffusion of radioactive materials and evacuee traffic simulations. However, the interactive behavior between evacuees and the accident environment has a significant effect on the consequential gap. Agent-based modeling (ABM) is a method that can control and observe such interactions by establishing agents (i.e., the evacuees) and patches (i.e., the accident environments). In this paper, a radiological emergency evacuation model is constructed to realistically check the effectiveness of an evacuation strategy using NetLogo, an ABM toolbox. Geographic layers such as radiation sources, roads, buildings, and shelters were downloaded from an official geographic information system (GIS) of Korea, and were modified into respective patches. The dispersion model adopted from the puff equation was also modified to fit the patches on the geographic layer. The evacuees were defined as vehicle agents and a traffic model was implemented by combining the shortest path search (determined by an A ∗ algorithm) and a traffic flow model incorporated in the Nagel-Schreckenberg cellular automata model. To evaluate the radiological harm to the evacuees due to the spread of radioactive materials, a simple exposure model was established to calculate the overlap fraction between the agents and the dispersion patches. This paper aims to demonstrate that the potential of ABM can handle disaster evacuation strategies more realistically than previous approaches.



中文翻译:

使用基于代理的建模开发放射应急疏散模型

为了减轻核电厂(NPP)事故造成的损害,疏散策略通常是根据放射性物质扩散和疏散人员交通模拟等场外效应来管理的。然而,疏散人员与事故环境之间的互动行为对后续差距有显着影响。基于代理的建模(ABM)是一种可以通过建立代理(即撤离人员)和补丁(即事故环境)来控制和观察此类交互的方法。在本文中,构建了一个放射应急疏散模型,以使用 ABM 工具箱 NetLogo 实际检查疏散策略的有效性。地理层,例如辐射源、道路、建筑物、和避难所是从韩国官方地理信息系统(GIS)下载的,并修改为相应的补丁。从粉扑方程采用的分散模型也进行了修改,以适应地理层上的斑块。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。并被修改成各自的补丁。从粉扑方程采用的分散模型也进行了修改,以适应地理层上的斑块。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。并被修改成各自的补丁。从粉扑方程采用的分散模型也进行了修改,以适应地理层上的斑块。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。从粉扑方程采用的分散模型也进行了修改,以适应地理层上的斑块。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。从粉扑方程采用的分散模型也进行了修改,以适应地理层上的斑块。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。疏散者被定义为车辆代理,交通模型是通过结合最短路径搜索(由 A * 算法确定)和包含在 Nagel-Schreckenberg 元胞自动机模型中的交通流模型来实现的。为了评估放射性物质扩散对撤离人员的辐射危害,建立了一个简单的暴露模型来计算药剂与分散片之间的重叠率。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。建立了一个简单的暴露模型来计算代理和分散斑块之间的重叠分数。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。建立了一个简单的暴露模型来计算代理和分散斑块之间的重叠分数。本文旨在证明 ABM 的潜力可以比以前的方法更现实地处理灾难疏散策略。

更新日期:2021-01-12
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