地气作用下地质处置核废物中核素迁移模拟研究

《地气作用下地质处置核废物中核素迁移模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级＾ＵＤＣ编号硕士学位论文题名和副题名地气作用下地质处置核废物中核素迁移模拟研究作者姓名指导教师姓名及职称周四春教授申请学位级别硕士专业名称核能与核技术工程论文提交日期２０１７年５月论文答辩日期２０１７年６月学位授予单位和日期成都理工大学（年月）答辩委员会主席气评阅人２０１７年６月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，

2、也不包含为获得成都理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解成都理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权成都理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名

3、：学位论文作者导师签名：年月日地气作用下地质处置核废物中核素迁移模拟研究摘要地质处置核废物中核素迁移行为研究是关乎核废物安全处置的一个重要内容，能为废物处置库选址提供有效的参考依据，对于人类社会与生态环境保护具有十分重要的意义。目前针对核素在介质中迁移行为的研究大都以地下水为迁移动力，侧重考虑水溶液化学与元素地球化学行为，上升地气流对地质处置后的核素迁移作用则还无人研究，地气流对深部物质迁移作用是长期、稳定的，对于长久处置于深部地下的高放废物，其持续累积效应不可忽视。本文结合计算流体力学模拟软件—Fluent

4、对地气作用下地质处置核废物中核素迁移行为规律进行研究，旨在从一个新的角度为处置库环境的安全性进行评价，为进一步开展气体为载体的核素迁移行为研究提供一定的参考价值。本文将模拟与实验相结合，针对核素迁移过程中较关注的核素释放、在介质中的迁移与吸附滞留问题进行了研究：（1）通过铅锌矿中U迁移实验，分析了影响U释放的关键因素，推导出了U在包裹体中的饱和释放率与释放比公式。（2）通过模拟土柱实验，对U3O8微粒在近场介质通道内的运动轨迹、速度分布与整个流场的传热效应和压力分布进行了分析。（3）通过模拟多组对比实验，对U

5、在远场迁移中的多个影响因素进行了分析。（4）以气固吸附理论为基础，对U与地气流组成的类气流场在土壤与花岗岩介质中的吸附规律进行了研究。得出了如下创新性的研究成果：（1）U在包裹体中的饱和释放量与采样片中U浓度和模型总体积成正比，与采样片采集效率和采样时间成反比。（2）针对U的近场迁移行为研究建立了饱和吸附介质通道中的DPM模型。在不考虑壁面吸附的情况下，U3O8微粒在近场介质通道内运动受流场气流运动影响，从气流影响因素与微粒受力角度分析得出U3O8微粒在介质中滞留主要受介质颗粒粒径、介质物理结构以及模型尺寸等

6、因素影响。（3）针对U的远场迁移行为研究建立了流体在多孔介质中流动模型。U在地质体中的迁移量主要受矿体深度、矿体品位以及上方介质围岩物理属性不同（颗粒粒径，密度，孔径）等因素影响，位于较深部矿体处由于地气流速更大，I迁移动力更足；品位大的矿体中U3O8的释放量更多，因此在相同时间内有更多的U3O8富集在地表；围岩介质中颗粒粒径小的，密度小的其内部比表面积大，因此相同体积的介质能吸附更多地U3O8微粒。（4）U3O8微粒与地气流组成的类气流在土壤介质中的吸附属于BET多分子层吸附，在花岗岩介质中的吸附属于Lan

7、gmuir单分子层吸附，对于相同温度下的吸附，压力越大吸附量越多（未达到饱和吸附之前），多分子层吸附中当c值很大且系统压力较低时，多分子层吸附会退化成单分子层吸附。（5）结合地气流中U的近场迁移与远场迁移模拟，可以为处置库回填材料、处置库围岩选定提供一定的参考意见。处置库应选择颗粒粒径较小，密度较小，孔隙尺寸稍大的材料作为回填材料，此类材料对地气流中的核素有较好的吸附作用；处置库应该尽量处置于颗粒粒径较大，结构致密的深部岩体中，此类岩体对地气流中的核素能起到很好的阻滞作用。关键词：地质处置核废物地气作用核素迁

8、移计算流体力学模拟IIThesimulationstudyonthemigrationofnuclidesinnuclearwasteaftergeologicaldisposalbyGeogasflowAbstractThestudyonnuclidemigrationbehavioringeologicaldisposalnuclearwastewhichisanimportantpartofs