处置单元核素135Cs迁移数值模拟研究

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(东华理工大学，江西 南昌 330013)

近年来，我国核工业的发展飞速，如何处理和处置高放废物成为我们面临的一个重大的安全和环境问题。高放废物含有多种毒性极大、半衰期很长的放射性核素，135Cs就是其中一种，对它们的安全处置是一个世界性难题，目前国际上公认的安全可靠且技术上可行的处置方法是深地质处置,将放射性元素半衰周期长达万年的核废料通储存在地下特殊仓库中，经过工程屏障(高放废料固化体、包装容器、回填缓冲材料等)和天然屏障的双重保护体系，从而达到核废料隔离的安全处置目的[1]。高放废物进行处置时，废物体中的放射性核素衰变产生大量的热，使得废物罐发热，热量通过传导、辐射和对流等作用传到工程屏障和围岩中。膨润土热扩散能力很低，热量传递到围岩的速率很慢，由此会形成较大温度梯度，且废物罐温度骤升。热量聚积改变回填材料渗透性和流体的密度、粘度等，从而影响地下水系统，最终影响核素迁移[2]。本文利用TOUGHT2中的EOS7R模块对某处置场的135Cs核素迁移进行模拟。TOUGHT2是一个模拟一维、二维和三维孔隙或裂隙介质中,多相流，多组分及非等温的水流及热量运移的数值模拟程序。TOUGH2/EOS7R为其中一个模块，可对水、卤水、主核素、子核素及空气的混合组分进行模拟，常对两相流动和包括吸附过程、一级衰变、两相扩散和挥发的放射性核素迁移进行模拟，可用于核素迁移的模拟工作[3]。该数值模拟器还可灵活处理各类恒定或非恒定的边界条件，广泛适用于水、气、热、农业化学物质和放射性核素的迁移转化研究领域。……