核素在双重介质中迁移的正反演模型.研究与其应用

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1、psper．AsaFCSUlt．retardationandintrinsicdiffusioncoefficientcanidentified，someireportantsolutionscanbeusedindesigninglabortoryexperimentinwhichtheeffectsofmatrixdiffusionwillbemeasurable．ThegeneralmethodsforidentifyingParametersandeffectcofvariousparametersonradionuelidesmigra

2、tionalsohavebeendiSGUSSedinthePaper．ThegeneralmethodsforidentifyingparametersandeffectcofvariousparametersonradionuclidesmigrationalsohavebeendiSCUSSedinthePaper．KEYWORDS：radionuclides．fracturedporousmedia，upwinddifferencescheme，atlernativedirectionfinitedifferencescheme．jE直窑

3、适友堂王星亟主迨塞主要符号表1．a表示岩块厚度的一半2．b一一不连续面的开度3．Dh用水动力弥散系数4．D是机械弥散系数，5．Dd是分子扩散系数。6．D。为分子扩散系数7．Kf是分配系数，8．K。是平均分配系数。9．v为裂隙域中水流速度10．t为表面弯曲度个11．^为放射性衰变常数；12．R、R’分别反映溶质在裂隙和孔隙岩块中的吸附消耗。13．Kr．K。分别是裂隙和岩块中溶质分配系数，14．k为反映介质特性的内在渗透率15．n是岩块孔隙度，16．pb是岩块密度，17．r为单位时间、单位裂隙一～岩块面积上由裂隙进入岩块中的溶质通量18．g一一重力加

4、速度19．q单宽流量20．JRC节理面粗糙度系数21．h，．h：分别为沿裂隙方向和裂隙方向垂直方向的网络长度；22．g为重力加速度，23．n为流体粘滞系数。24．u。储水系数25．R。阻滞系数26．中是孔隙岩块的孔隙度，27．p。是岩块密度，28．p为流体密度，前言随着核技术的广泛应用而产生的放射性核废料的处理已构成了目前核领域急待解决的问题。从入类第一次将吃剩下的骨头仍进壕沟到将上百万吨的废料埋藏于地下，是人类将地下作为处理废物垃圾场所的本能做法。但由于核废物的危害远不是垃圾一类的臭味让人们忍受得了的，核废物地下处理的安全性必须得到科学的论证才

5、能被法律和民众所接受。近年来，许多国家的生产实践表明放射性核素安全的排放储藏地是深部结晶岩处。放射形核素经过长时间的的自然变迁和侵蚀，会突破人工防护层进入岩石圈，并随同地下水的迁移重返生物圈。因此，研究核素随地下水流中迁移规律已成当今世界上核工业发达国家在进行核废物安全处置评价中极为关注的问题就是定量评价核素随地下水流迁移规律，确保其返回生物圈时对人类的危害系数已经减少到人类可以接受的程度。本文追踪世界最新发展趋势，掌握了核素随地下水迁移问题研究的关键：根据地质特征建立数学模型，然后针对具体数学模型(即定解问题)探讨有效的求解方法以及室内室外参数

6、确定的方法。因此本文的研究内容有十分重要的理论意义和使用价值。自80年代初，欧美、前苏联等发达国家就将核素在裂隙岩石中随同地下水迁移问题概化成双重介质迁移模型，即将裂隙岩石看成是由裂隙和其间的孔隙岩块组成的双重介质系统；建立了多种双重介质中的迁移模型：并对双重介质中迁移模型的求解方法及模型应用进行了研究，其中BIbby的平行板模型被应用于伦敦东肯特区，获得了显著的经济和社会效益；Tang等人[19811曾就裂隙岩石中的单一介质和双重介质溶质迁移模型推导了解析解；并就单一介质的溶质迁移模型的解析解给了确定有关参数的公式；ALNIAMI和RUSHTO

7、N[1979】推导出了层状双重介质中弥散问题的解析解。Noorishad．J和MMehran[1982]提出了权剩余有限元数值法，并将数值解与Tang等人解析解进行了比较。在我国，杨天行、田开铭等人较早地对核素在裂隙介质中迁移模型进行研究，提出了用有限元与算子分裂迎风均衡格式相结合求解放射形核素迁移方程，有效地解决了用一般的数值方法求解对流占优弥散方程和数值振荡问题。北京大学技术物理系温瑞媛等人近几年对裂片核素在单一裂隙岩石中迁移问题进行一系列的研究如弥散系数、孔隙流速以及有效空．1．隙率的确定等等。广东大亚湾核电站核废物选址安全评价中曾就三维模

8、型进行了求解研究，取得了令人满意的效果。北京交通大学贺少辉副教授对深埋核废料储藏库围岩三场耦合作用及储库合理结构研究。本研究突破了连续介