放射性物质临时处置库的数值模拟

使用计算机模拟技术是衡量和筛选放射性核素封存最适宜场址的一种有利工具。对不同情景进行建模有助于决策最终处置库最安全的地点。本文应用一种二维数值模拟模型，基于有限元方法（FEM）分析饱和多孔介质中污染物的弥散，以研究位于墨西哥 Peña Blanca 非饱和带（Vadose Zone）的临时核处置库中放射性同位素的迁移。所用 2D 模型考虑 Darcy 定律计算速度场，该速度场作为第二次计算求解质量输运方程的输入数据。考虑放射性核素衰变，评估了长寿命 U 系子体如 ${}^{238}\text{U}$、${}^{234}\text{U}$ 和 ${}^{230}\text{Th}$ 的迁移。利用文献报道的实验数据对模型进行验证，数值结果与已有实验数据吻合良好。模拟显示了污染物羽流随时间演化的优势路径。放射性核素流高度不规则，并受该区域裂隙及其在流体-固体基质中相互作用的影响。所得放射性核素浓度分布符合预期。本工作最重要的成果是开发了一个经验证的模型，用于描述具若干裂隙的饱和多孔介质中放射性核素的迁移。