放射性核素在花岗岩裂隙介质中迁移数值模拟-辐射防护及环境保护专业论文.docx

Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M.Eng Numerical simulation of radionuclide migration in granite fractured media Candidate: Li u Jun Supervisor: Associate Prof.Liu Chunyu Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Radiation and Environmental Protection Date of Submission: December,2012 Date of Oral Examination: March ,2013 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可□在授予学位 12 个月后□解密后）由哈尔滨工程大 学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 放射性 放射性核素在花岗岩裂隙介质中迁移数值模拟 哈尔 哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘 要 目前普遍认为花岗岩岩体是最适合放射性废物深地质处置的介质之一，当处置库人 工屏障失效后，由于花岗岩岩体中裂隙的普遍存在，为地下水存储和放射性核素迁移提 供了通道，放射性核素可能伴随地下水的流动而向外迁移和扩散，影响生态环境。研究 花岗岩裂隙介质中放射性核素的迁移情况，对放射性废物处置的评价具有重要意义。 本文基于双重连续介质模型，根据单裂隙岩体核素迁移规律，推导总结了核素在平 行板单裂隙岩体裂隙域和基质域中的迁移方程。考虑在裂隙入口处具有指数衰变注入， 利用拉普拉斯变换，结合核素在裂隙域与基质域交界面的耦合吸附，得到了核素在基质 域和裂隙域中相对浓度值的解析解，并编制了计算程序。模拟过程中选择高毒性的 239Pu 作为分析对象，结合研究区渗透系数和分配系数等参数值，分析了研究区花岗岩岩体裂 隙域和基质域中相对浓度的分布情况，预测了 239Pu 在裂隙域和基质域中的发展趋势和迁 移情况，模拟表明 239Pu 在基质域内的扩散非常缓慢，经过 0.5×105 年，扩散范围仅在 毫米量级，而在裂隙域中大约迁移 3 米，模拟结果表明该花岗岩区域具备处置含 239Pu 等放射性废物的条件。同时还探讨了时间、裂隙域水的平均速度、隙宽、渗透系数、岩 体空隙度、核素半衰期、基质域和裂隙域内阻滞系数等参数的变化对放射性核素裂隙域 迁移情况的影响，结果表明随着时间、裂隙域水的平均速度、隙宽、渗透系数、核素半 衰期的变大，核素迁移的范围将变大，随着岩体空隙度、基质域和裂隙域内阻滞系数的 变大，迁移范围将变小。 关键词：花岗岩裂隙；双重连续介质；核素迁移；数值模拟 ABSTRACT It’s generally considered that the granite rock mass is one of the most suitable media for deep geological disposal of radioactive waste. When the repository’s engineering barrier is failed, the fissures in granite rocks can provide channels for groundwater storage and radionuclide migration, and the radionuclides may