基于高放廢物深地質(zhì)處置的溶質(zhì)運(yùn)移研究.pdf

1、與其它溶質(zhì)運(yùn)移問題相比，高放廢物深地質(zhì)處置中的溶質(zhì)運(yùn)移問題具有遷移途徑、遷移規(guī)律復(fù)雜、遷移過程長等特點(diǎn)。因此，本文根據(jù)高放廢物地質(zhì)處置的“多屏障系統(tǒng)”設(shè)計及其安全評價要求，圍繞地下水重返處置庫時，與工程屏障中回填材料的相互作用，以及地質(zhì)屏障中的核素遷移問題進(jìn)行了初步的探討與研究。主要的工作和創(chuàng)新成果如下：
　　 首先，基于地下水情景是其安全評價基本情景的考慮，在考慮T—H—M—C耦合作用的情況下，利用EOS1與EOS2分別模擬了

2、鹽水和淡水入侵近場時，地下水與回填材料的相互作用。模擬結(jié)果表明，在給定的模擬條件下，鹽水入侵時氯化鈉的沉淀富集并不嚴(yán)重，整個模擬過程中沒有出現(xiàn)鹽的沉淀；而在淡水入侵時，方解石的沉淀會引起膨潤土孔隙度的變化，但是這種變化對其它陽離子的遷移影響并不大，且通過模擬發(fā)現(xiàn)，在整個過程中Ca2+對系統(tǒng)的影響比其它陽離子更大。這些模擬對今后繼續(xù)研究地下水與回填材料之間的相互作用有一定的參考價值，也為進(jìn)一步研究近場T—H—M—C耦合作用進(jìn)行了有益的嘗試

3、。
　　 其次，基于雙重介質(zhì)理論，針對遠(yuǎn)場裂隙介質(zhì)中的溶質(zhì)運(yùn)移問題，從單裂隙介質(zhì)中溶質(zhì)運(yùn)移問題入手，初步探討了溶質(zhì)在單裂隙中運(yùn)移的概念模型和數(shù)學(xué)模型，利用拉普拉斯變換推導(dǎo)了在裂隙入口處具有指數(shù)衰變注入源條件下的解析解。在此基礎(chǔ)上，分別計算了Th—229、Cs—135及Se—79三種核素在低滲透花崗巖裂隙域與基質(zhì)域中的相對濃度分布，并對它們在裂隙域中的遷移距離與基質(zhì)域中的擴(kuò)散深度進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：在其它條件相同的情況下，遲滯系

4、數(shù)與這三種核素的遷移距離、擴(kuò)散深度成負(fù)相關(guān)關(guān)系。此外，就水力坡度，隙寬對這三種核素在單裂隙介質(zhì)中的遷移進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：核素的遷移距離及相對濃度都隨水力坡度或隙寬的增大而增大；且對同一種核素而言，水力坡度越小時其變化對相對濃度的變化影響越大。而在隙寬較小時(5.89×10—5m)，通過對Se—79、Cs—135兩種核素相對濃度的比較發(fā)現(xiàn)半衰期的大小對核素在裂隙介質(zhì)中的遷移也有影響。
　　 針對裂隙系統(tǒng)的復(fù)雜性，利用一維多途徑

5、溶質(zhì)運(yùn)移模型描述裂隙系統(tǒng)，對前述三種核素進(jìn)行了模擬研究，模擬結(jié)果表明Th—229遷移是最慢的，而Se—79遷移是最快的；且這些核素在裂隙域中的相對濃度約在3×107年內(nèi)基本達(dá)到穩(wěn)定。并將其計算結(jié)果與單裂隙介質(zhì)中所得結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果說明裂隙介質(zhì)特征的準(zhǔn)確描述對溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)值模擬至關(guān)重要。
　　 最后，以西北某地的花崗巖為遷移介質(zhì)，利用一維多途徑溶質(zhì)遷移模型，選取國內(nèi)在花崗巖中研究較多的核素Cs—134、Co—57、Tc—99，模擬