小溶解度核素在孔隙介质地下水中迁移数学模型的修正北大核心CSCD

数值模拟粉末状小溶解度放射性废物在地下水中迁移问题时,如果简单地采用孔隙介质核素迁移基本模型的吸附关系式,可能会出现地下水中核素浓度超过溶解度的现象。本文针对线性可逆吸附模式,在考虑核素溶解度限制的基础上,对一般的数学模型进行了修正。对一个假设的算例进行了模拟,模拟结果验证了修正模型的合理性,即当核素溶解度小而在介质中初始浓度较大时,利用修正模型数值模拟该核素迁移问题,不会出现水中核素浓度超过其溶解度的现象,当核素在介质中初始浓度较小时,修正模型的模拟结果与以往模型的模拟结果是完全一致的。     

黄土包气带水分绕流条件下核素迁移的数值模拟

本文针对包气带黄土-石英砂介质中出现的水分绕流现象,采用了剖面二维水流数值模式进行了模拟;利用黄土对^3H几乎不吸附的特点,采用^3H的野外迁移试验资料验证流场.随后模拟了^90Sr 在黄土包气带中的迁移,模拟过程中将源直接放在石英砂周围的黄土结点上.对^90Sr在包气带迁移的数值模拟结果显示了与实验结果相符的双峰现象,表明介质的差异可能是导致^90Sr浓度双峰现象的主要原因.     

裂隙场址条件下处置场核素迁移的计算

核素随地下水在裂隙中的迁移与在孔隙中的迁移比较,不论从地下水与岩石的接触过程还是介质对核素的吸附作用来说都有很大不同。本文以国内某基岩裂隙场址低中放射性固体废物处置场为例,运用Ecolego软件对核素在裂隙中的迁移过程进行模拟,深入探讨了计算过程中的模型建立、参数选取等关键问题,并对计算结果进行了分析,得出裂隙对核素迁移影响的结论。     

铯、锶在地层中迁移的研究

通过静态吸附和动态模拟试验,本文研究了放射性核素铯。锶在砂土介质中的分配系数Kd和滞留因于R_d。静态实验的结果表明:当溶液中核素浓度较低时,铯、锶的分配系数Kd基本保持不变;当溶液中核素浓度较高时,分配系数Kd随浓度的增加而减小。此外,分配系数随溶液pH值升高以及其它阳离子浓度增加而减小。动态试验表明:在砂土中Cs的迁移速度远远小于Sr的迁移速度。文章指出,虽然动态试验的分配系数Kd与静态试验的Kd有一定差异,但在变化规律上是一致的。因此,从理论上来讲,继续开展静态吸附试验是必要的。另一方面,为对现场试验提供有意义的指导,室内动态模拟试验的工作应大大加强。在静态试验和动态试验中,应对溶液中核素浓度加以控制。     

放射性核素迁移的包气带-饱和带耦合模拟研究

为了使地下水环评结果更加真实,通过试验和拟三维方法数值模拟开展包气带-饱和带耦合模拟工作。为进一步说明包气带对核素迁移的迟滞(延迟和滞留)作用,开展了不考虑包气带的模拟并与耦合模拟结果对比。结果表明:(1)由于包气带对核素迁移的迟滞作用,吸附性较强的Se-79、Pd-107、Cs-135和Sn-126迁移至潜水面处的浓度远小于泄漏的放射性液体核素浓度,所致公众食入年待积有效剂量已小于剂量限值0.1 mSv,只有吸附性较弱的C-14所致公众食入年待积有效剂量大于0.1 mSv,需进行耦合模拟;(2)C-14在对流作用下不断向下游迁移,在弥散作用下污染范围逐渐增大,在地下水稀释及衰变、吸附作用下浓度逐渐降低。通过耦合模拟得到的地下水中放射性核素所致公众食入年待积有效剂量小于剂量限值0.1 mSv;(3)包气带对核素迁移的迟滞作用使地下水中C-14的浓度大大降低、迁移距离明显变小:地下水中C-14峰值浓度在考虑包气带时为2.15 Bq/L,不考虑包气带时为9.4×10⁴ Bq/L;事故发生后第1、5和10年,考虑包气带时C-14迁移距离分别为1.5 m、4 m和4.2 m,不考虑包气带时分别为3 m、12 m和17 m。     

基于GMS的某铀矿地下水中铀迁移模拟

为了掌握某地浸铀矿地下水中铀的迁移状况,结合某地浸铀矿的地质条件和相关参数,建立了此地浸矿的三维水流模型和地下水水质迁移模型。通过应用GMS软件数值模拟软件,模拟某地浸铀矿采区地下水中铀的运移范围和运移规律,通过模拟结果,发现铀的迁移随地下水流场的影响较大,在低水头区域有浓度富集现象的存在。模拟1、5、10、20年后,区域内的铀浓度逐渐趋向稳定,模拟结果可以铀矿地下水污染防治提供数据依据。     

90Sr、237Np、238Pu和241Am在含水层中迁移的模拟实验

在中国辐射防护研究院野外试验场的地下研究设施内进行了^90Sr、^237Np、^238Pu和^241Am在含水层介质中迁移的模拟实验。实验用的非扰动原状土柱取自地下研究设施内的含水层，实验用水为地下水。实验结果表明，试验场含水层介质对^238Pu和^241Am具有很强的吸附能力，对^237Np的吸附能力相对次之，对^90Sr的吸附能力相对较弱。在实际水流速为6.13cm/d条件下，经过527.5天，各核素的活度浓度峰分别迁移了16cm(^90Sr)、3.9cm(^237Np)、小于0.2cm(^238Pu和^241Am)。采用核素二维迁移方程和本文提出的核素从源层释放的洗脱模型对浓度分布进行了拟合，得到了核素迁移参数，实验数据和拟合曲线符合较好。     

核电厂流出物收集箱破裂事故后核素在地下水和地表水中的迁移计算

介绍了AP1000核电机组废水系统流出物收集箱在发生假想破裂事故后,泄漏的核素在地下水和地表水中的浓度分布的计算方法。对事故泄露的核素进行筛选,计算核素在地下水中的浓度分布,以及通过地下水进入地表水后在受纳水体中的浓度分布,并与正常运行工况下放射性液态流出物排放所致地表水中核素浓度进行了比较。结果表明,只有不被吸附且有较长半衰期的核素才可能进入地表水,而被基岩吸附的核素迁移速度都很慢,直至核素衰变殆尽,也不会迁移到核电厂厂区外。事故泄漏的核素不会使受纳水域中核素浓度有明显的增加。     

核素在非饱和带中迁移的非平衡吸附数值模式——NESOR

本文将对流弥散方程与非平衡吸附关系式相结合 ,开发了核素在非饱和孔隙介质中迁移的二维非平衡吸附数值模式与计算机程序—— NESOR,给出了 NESOR中使用的吸附、解吸速率参数的计算方法。对中国辐射防护研究院 (CIRP)野外包气带黄土试验场 F坑 85Sr两年的迁移试验资料和同步测得的黄土剖面的含水量资料 ,分别用 NESOR模式及二维饱和 -非饱和溶质迁移的平衡吸附模式 FEMWASTE进行了模拟计算。结果表明 :NESOR的模拟结果比 FEMWASTE的模拟结果更接近试验实际     

核素在非饱和带中迁移的非平衡吸附数值模式--NESOR

本文将对流弥散方程与非平衡吸附关系式相结合,开发了核素在非饱和孔隙介质中迁移的二维非平衡吸附数值模式与计算机程序--NESOR,给出了NESOR中使用的吸附、解吸速率参数的计算方法.对中国辐射防护研究院(CIRP)野外包气带黄土试验场F坑85Sr两年的迁移试验资料和同步测得的黄土剖面的含水量资料,分别用NESOR模式及二维饱和-非饱和溶质迁移的平衡吸附模式FEMWASTE进行了模拟计算.结果表明:NESOR的模拟结果比FEMWASTE的模拟结果更接近试验实际.     

核素在水平组件迁移的现场示踪试验

在水平组件中的迁移试验是核素在含水层迁移试验的重要组成部分。本文主要介绍在中国辐射防护研究院野外试验场地下研究设施 (URF)试验竖井中进行的水平组件试验的方法和结果。水平组件中装有示踪剂和在含水层采集的未扰动土壤 ,通过试验竖井壁水平插入含水层 ,天然地下水通过与含水层介质紧密相连的一端流过组件 ,在接取样管的另一端接取水样 ;通过测量试验期间采集的水样和试验结束后切割的土壤样品中示踪剂的浓度 ,得到核素的迁移数据。试验结果表明 ,黄土对试验所用的90 Sr、2 3 7Np、2 3 8Pu和 2 41Am以及 Sr、Nd和 Ce都有较强或很强的吸附能力 ;核素迁移具有偏心现象 ;腐殖酸延缓了 90 Sr的迁移 ;3 H的迁移速度慢于 Br-。     

基于广义积分变换法的放射性核素迁移计算

针对我国某铀矿尾库的风险评估需求,根据具体场地的水文地质条件,建立了包气带及饱和带中核素迁移的数学模型。在理论建模基础上,基于广义积分变换法对核素迁移方程进行求解,分析了铀尾矿库中²³⁸U、²³⁴U、²³⁰Th、²²⁶Ra、²¹⁰Pb在4种情景下的迁移规律。结果表明：广义积分变换法对于评估相对较复杂的地下污染物运移问题效果较好,尤其对于长时间尺度和污染物浓度非常小的情况,结果准确。进一步验证了较厚的包气带不仅能最低程度上减小核素在饱和带的迁移速率,而且浓度也低。吸附性能越强的介质,对核素迁移的阻滞作用越大。     

某铀尾矿库区地下水238U迁移模拟

将铀尾矿库核素迁移问题概括为均质多孔介质中稳定的二维水流条件下的三维溶质迁移问题,利用Visual Modflow软件(MT3D)采用全隐式差分法对某铀尾矿库放射性核素迁移进行了模拟研究,模拟值结果与浓度实测值较吻合,揭示了尾矿库放射性核素时空迁移规律。     

核纱在水平组件迁移的现场示踪试验

在水平组件中的迁移试验是核素在含水层迁移试验的重要组成部分。本文主要介绍在中国辐射防护研究院野外试验场地下研究设施（URF）试验竖井中进行的水平组件试验的方法和结果。水平组件中装有示踪剂和在含水层采集的未扰动土壤，通过试验竖井壁水平插入含水层，天然地下水通过与含水层介质紧密相连的一端流地 件，在接取样管的另一端接取水样；通过测量试验期间采集的水样和试验结束后切割的土壤样品中示踪剂的浓度，得到核素的迁移数据。试验结果表明，黄土对试验所用的^90Sr、^237Np、^238Pu和^241Am以及Sr、Nd和Ce都有较强或很强的吸附能力；核素迁移具有偏心现象；腐殖酸延缓了^90Sr的迁移；^3H的迁移速度慢于Br^-。     

合成沸石对模拟核素Cs+的吸附性能研究

为了解模拟核素Cs 与合成沸石(ZF)的作用规律,采用间歇法研究了ZF在不同环境条件下(浓度、温度、pH、介质)对模拟核素Cs 的吸附性能及其吸附平衡时间.结果表明,ZF对相同浓度溶液中的模拟核素Cs 的吸附情况为:在不同温度中,平衡吸附量为155～190mg/g;在不同pH值中,平衡吸附量为165～190mg/g;在不同介质中,平衡吸附量为120～210mg/g;其平衡吸附比的变化规律与平衡吸附量的变化规律相同,只是变化范围比平衡吸附量的变化范围大.在不同浓度溶液中,平衡吸附量在180～380mg/g,其平衡吸附比的变化规律与平衡吸附量的变化规律正好相反,且变化范围也比平衡吸附量的变化范围大.ZF对模拟核素Cs 的吸附平衡时间大约在10～15天.因此,ZF对模拟核素Cs 的吸附性能受环境影响后的变化范围比较小,吸附时间也比较短,能较好地吸附核废物中Cs ,从而大大降低了核废物对环境的影响.     

裂片核素在岩石中的迁移研究

用动态模型方程描述了裂片核素＾１３７Ｃｓ（实验中用＾１３４Ｃｓ模拟）随地下水流在花岗岩中的渗透迁移过程。由渗透曲线拟合求得模型参数－－综合扩散－弥散系数和吸附速率常数,并在自行设计的水浴恒温槽中,进行了＾１３４Ｃｓ在花夺片上的吸附动力学研究。测定不同ｐＨ值和不同温度下的吸附曲线,推算出相应条件下的吸附速率常数及不同ｐＨ值时的吸附能。     

核事故放射性气体扩散及辐射剂量模拟研究

利用修正的高斯烟团模型来简化早期核事故扩散问题,将修正后结果与CALPUFF软件模拟结果对比分析,误差在可接受范围内。根据放射性气体扩散模拟及辐射剂量计算,开发了可视化操作界面,给定初始参数便可简单快速计算得到放射性扩散核素浓度随时间分布以及辐射剂量影响,可为核事故应急预案制备提供依据。     

花岗岩体单裂隙中核素迁移数学模型：Ⅲ.扩散模型及其有限单 …

以北京市阳坊地区地表新鲜花岗岩为实验介质,在含有天然裂隙面切割的花岗岩柱中进行了核素扩散实验。考虑了花岗基质扩散、裂隙表面吸附和基质吸附等因素对核素扩散的影响,着重探讨了花岗岩基质扩散对核素在裂隙中迁移的影响。建立了相应的二维扩散数学模型,运用有限单元法求得其数值解。     

溶度积约束—废物处置安全评价中不应忽视的问题

对废物处置安全评价中常用的核素迁移计算方法进行了分析。利用溶度积约束对废物源项进行修正，提出了一个计算核素在地下水中迁移的方法。     

Am(Ⅲ)在地下水中的溶解度

溶解度对于验证地质化学程序的有效性非常重要,而地质化学程序是迁移模型的一部分。241 Am和243 Am是高放废物深地质处置研究中须重点考虑的核素,Am溶解度的准确测定将为Am的深地质处置安全评价提供可靠的数据。本文采用过饱和法测定了低氧高纯氩气氛中,不同恒定温度下,Am(Ⅲ)在甘肃北山花岗岩地下水中的溶解度,并探讨了温度、硫酸根浓度、碳酸氢根浓度及pH值对溶解度的影响。结果显示,Am(Ⅲ)的溶解度随温度和pH值的升高而减小,随起始硫酸根浓度和碳酸氢根浓度的增大而增大。虽然由于地下水中阴离子的配合作用使Am(Ⅲ)在地下水中的溶解度有增大趋势,但由于处置库近场环境中的温度较高,偏碱性地下水中Am(Ⅲ)的溶解度在温度和pH值升高的影响下大幅减小,最终有利于处置安全。