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高放废物深地质处置的多场耦合研究
作者:蒲嘉霖
来源:《中国科技博览》2013年第21期
[摘 要]本文介绍了高放射性核废物处置系统受到温度、应力、渗流、地球化学等多场耦合作用。综述了多场耦合的研究概况,基本概念以及多场耦合的类型与机理与特点。 [关键词]高放射性核废物处置 多场耦合 模型 综述
中图分类号:TL942文献标识码:A文章编号:1009-914X(2013)21-0000-00 1 引言
随着核技术尤其是核电站的迅猛发展,不可避免地产生了大量的放射性核废物。高放废物具有高放射性、高辐射热和高放射性毒性,且内含长寿命核素,对人类生存和生态环境构成了持久的危害,故要进行有效的处理和最终处置。目前,对高放废物处置,最可行的是深地质处置法,即将高放射性核废料保存在深入地下几百米处的特殊处置库内。而地质处置库的围岩则是由低渗透的坚硬结晶岩体构成。但这种低渗透的结晶岩体含有不规则的交错裂隙,构成了溶解于地下水中的放射性核素的主要迁移途径。故裂隙岩体核素迁移是处置库安全性能评价的关键问题之一。
高放废物地质处置系统是人类利用自然地质环境设计、构造的由工程屏障和地质屏障所组成的多重屏障系统,其目的是尽可能长时间地阻滞放射性核素在系统内的迁移。高放废物地质处置系统安全评价的总体目标即评价地质处置系统在长时间受放射性辐射和衰变热的作用下,在温度、应力、渗流、地球化学等多场耦合作用下保证放射性核素在预期的时间内不至于对未来人类健康和环境产生危害。因此,多场耦合作用下放射性核素的迁移机理和迁移模型的研究无疑是高放废物地质处置系统安全评价的关键性基础课题。 2 多场耦合问题的研究概况
耦合问题的研究可从20世纪30年代太沙基发表一维渗透固结理论算起,但国外引起广泛关注和取得重要进展则是在最近20多年,国内则是近十来年,这些研究主要源于核废物深地质处置、油/气与地热的开发和能源储存及环境保护的需要。
从研究方法上,多场耦合的研究方法包括理论分析、室内实验、原位实验与监测,研究内容则涉及多场耦合的基本理论、数值方法等。 3 多场耦合的基本概念