放射性核素在裂隙介质中迁移模型研究综述

指出了研究核素迁移问题的意义,归纳了裂隙介质的几种简化形式,概括总结了国内外对放射性核素在裂隙介质中迁移模式研究中的进展.提出了迁移数学模式的分类方法,并指出了目前迁移问题研究中存在的不足.     

平面单裂隙介质中核素的迁移模型

本文提出核素在平面单裂隙中的迁移模型 ,用于模拟放射性核素在裂隙介质中的迁移问题 ,并以实例说明该模型的可靠性     

放射性核素在地下介质中迁移机理与模型研究

介绍了铀尾矿库的物理、化学概念模型和其中重金属、放射性核素迁移的一般过程 ;论述了沉淀作用、络合作用和胶体作用对放射性核素迁移的影响 ;重点讨论了描述吸附作用的离子交换模型和表面络合模型的建模机理 ;对定量模拟放射性核素迁移行为的 Kd模型、表面络合模型及“反应 -运移模型”的应用进行了评述。     

放射性核素地在下介质中迁移机理与模型研究

介绍了铀尾矿库的物理、化学概念模型和其中重金属、放射性核素迁移的一般过程;论述了沉淀作用、络合作用和胶体作用对放射性核素迁移的影响;重点讨论了描述吸附作用的离交换模型和表面络合模型的建模机理;对定量模拟放射性核素迁移行为的Ｋｄ模型、表面络合模型及“反应－运移模型”的应用进行了评述。     

双重介质中核素迁移模型的解析解及其应用

给出了具有单裂隙的双重介质中，裂隙一端有分时注入源情形下的迁移模型的解析解及一些简化条件下的解析解，并利用解析解研究了核素在双重介质中的迁移问题。     

页岩介质中放射性核素迁移的实验研究及其数学模型

在自行设计的实验装置中进行了放射性核素13 1I在页岩介质中的扩散、渗透 -弥散的实验。采用渗透法及扩散法获得了实验曲线并计算出弥散系数、阻滞系数、孔隙度等参数。实验表明13 1I在页岩介质中为弱吸附核素 ,其阻滞系数较小。在此实验基础上建立了放射性核素13 1I在页岩介质中的一维迁移物理模型及数学模型。结果表明13 1I随地下水迁移得比较慢 ,因此页岩对13 1I的迁移能起到一定的阻滞作用     

双重介质中的一类核素迁移数学模型及其反演

探讨了孔隙与单裂隙双重介质中的一类核素迁移数学模型及其反演问题。该核素迁移模型是一个耦合的抛物型方程组定解问题。若已知排污点的核素浓度变化规律,利用Laplace变换及其逆变换方法,求得了核素迁移模型正问题的解析解;反之,由下游裂隙中某个点的实测核素浓度,利用偏微分方程的叠加原理和反问题的拟解法,反求出核素迁移模型反问题的解,即排污点的核素状态。最后,给出核素迁移模型的正问题和反问题的数值模拟。数值结果表明,正问题的解析解能够刻画核素的迁移规律,也显示出所提反问题方法能有效地反演核素污染源。     

热-水-应力耦合条件下三项因素对核素迁移影响的有限元分析

目前在放射性核素随地下水迁移的研究中还很少涉及温度场和应力场的影响。针对这一问题,引入渗透迁移方程,将所开发的饱和-非饱和孔隙介质中热-水-应力耦合弹塑性模型及其二维有限元程序进行了扩展和改进,使之可以同步地对温度场、渗流场、应力场和放射性核素浓度场的变化进行解析。对一个假想的核废料处置库算例,通过分别改变影响地下水中核素迁移的3个因素：渗透系数、分配系数和分子扩散系数,考察了在热-水-应力-迁移耦合作用条件下近场放射性核素浓度的分布及变化,从而认识到：当缓冲层的渗透系数小到一定程度后,缓冲层中核素迁移基本不再受渗流场的影响;缓冲层分配系数越小,分子扩散系数越大,核素迁移越快。     

高放废物地质处置系统核素迁移模型研究

高放废物地质处置系统核素迁移研究是高放废物安全处理和处置的重要内容.从整个系统的角度出发,把高放废物地质处置系统核素迁移过程分为三种模式:工程屏障中的释放-扩散模型;地质屏障中的对流-弥散模型和在生物圈中的分区传递模型.在分区传递模型中利用转移系数描述核素在各分区之间的迁移.通过对每种模型核素迁移机理的分析得出概化模型,并给出了相应的数学描述.     

Cosmogenic nuclide ages for Last Glacial Maximum moraine at Schnells Ridge, Southwest Tasmania

Moraines on Schnells Ridge, southwest Tasmania, have been dated using in situ ¹⁰Be. An age of 19,400 ± 600 yr is indicated for the well-preserved innermost moraine from consistent measurements on four large quartzite boulders. This corresponds closely with exposure ages reported by T.T. Barrows et al. (2002, Quaternary Science Reviews 21, 159–173) for Last Glacial Maximum glacial features farther north in Tasmania and southeast Australia. In contrast, ages between 39,000 and 141,000 yr were obtained from a series of boulders on a more extensive outer moraine, indicating that this has had a more complex history.     

高放废物深地质处置中的多场耦合与核素迁移

概括了深地下工程的深地质处置库的若干特点,简要介绍了多场耦合的机理与类型,论述了高放废物深地质处置多场耦合与核素迁移问题的特点及研究现状,最后提出了高放废物深地质处置多场耦合与核素迁移所需研究的主要问题。     

原地生成宇宙成因核素测年技术思考(四):核素浓度年份化数列累加方法探讨

原地生成宇宙成因核素测年技术中,计算核素浓度的传统通用等式假设了地表侵蚀速率(参数ε)及样品的位置在暴露期间保持不变,从而简化了计算过程。然而这种假设可能并不符合复杂地质背景的实际情况,从而造成计算结果误差较大,与其他测年方法结果也难以相互比较和匹配。本文利用将核素总浓度按年份分解为每年生成的浓度,经衰变和侵蚀的综合影响后至今剩余的浓度(称为年份净剩余浓度),组成数列累加的办法,分别推导了地表样品在高程以及侵蚀速率变化情况下的核素浓度计算等式。在此基础上,给出了地表生成速率和侵蚀速率逐年变化情况下的通用浓度年份化累加等式。最后讨论了传统浓度计算等式中的参数ε(侵蚀速率)的地质意义,明确了ε是一个积分中值,并不代表暴露期间的算术平均侵蚀速率,而是每年的侵蚀速率以自然指数加权的复杂方式(即T年前的那一年的生成浓度将乘以e-(λ+ρεΛ)(T-1))影响到样品的最终浓度值。     

Cosmogenic nuclide exposure ages for moraines in the Lago San Martin Valley, Argentina

At several times during the Quaternary, a major eastward-flowing outlet glacier of the former Patagonian Ice Sheet occupied the Lago San Martin Valley in Argentina (49°S, 72°W). We present a glacial chronology for the valley based on geomorphological mapping and cosmogenic nuclide (¹⁰Be) exposure ages (n = 10) of boulders on moraines and lake shorelines. There are five prominent moraine belts in the Lago San Martin Valley, associated with extensive sandar (glaciofluvial outwash plains) and former lake shorelines. Cosmogenic nuclide exposure ages for boulders on these moraines indicate that they formed at 14.3 ± 1.7 ka, 22.4 ± 2.3 ka, 34.4 ± 3.4 ka to 37.6 ± 3.4 ka (and possibly 60 ± 3.5 ka), and 99 ± 11 ka (1σ). These dated glacier advances differ from published chronologies from the Lago San Martin Valley based on ¹⁴C age determinations from organic sediments and molluscs in meltwater channels directly in front of moraines or in kettleholes within end moraine ridges. The moraine boulder ages also point to possible pre-LGM glacial advances during the last glacial cycle and a key observation from our data is that the LGM glaciers were probably less extensive in the Lago San Martin Valley than previously thought.     

储层介质环境对原油裂解生气影响的实验研究

采用封闭黄金管高压釜体系,在恒温(365℃)、恒压(50 MPa)条件下模拟不同储层介质环境下原油的裂解生气过程。实验结果表明:(1)在模拟实验条件下,水、矿物基质对原油裂解具有促进作用,使得气体产率有所提高,其中气态烃产率大约提高1倍,H2、CO2产率也有所提高;(2)硫酸镁溶液的存在可导致原油热解体系发生明显的硫酸盐热化学还原反应(TSR),产生大量H2S气体,同时烃类气体产率也有大幅提高,气体干燥系数明显增大;气体碳同位素数据表明TSR反应使甲烷、乙烷、丙烷相对富集13C;(3)一定量氯化钠溶液的存在会促进TSR反应,使得气态烃与非烃产率明显提高,同时造成烃类气体碳同位素组成的偏重(富集13C),乙烷的增重尤其明显,最大变化可达4‰。因此,储层介质环境对原油裂解具有显著的影响,在利用气体化学和同位素组成对原油裂解气进行研究时需要考虑储层介质环境可能存在的影响。     

TI介质一种稳定的标量波方程及其逆时偏移

地下地层存在普遍的各向异性,随着集群计算性能和野外地震采集的迅猛发展,使得逆时偏移技术在各向异性介质中的应用成为可能.基于声学近似的标量波逆时偏移技术既能克服弹性波逆时偏移建模复杂、计算量巨大的限制,又能对地下构造准确成像,是工业界的热点问题之一.笔者从TI介质的弹性波理论出发,基于声学近似的思想,提出了一套稳健的TI介质标量波方程及逆时偏移策略.通过对模型的标量波数值模拟表明,文中提出的标量波方程能较好地压制横波干扰;Hess VTI模型的逆时偏移结果验证了将拟声波方程应用到逆时偏移的可行性.     

高放废物深地质处置地下水数值模拟应用综述

开展地下水数值模拟研究是高放废物处置场地安全评价的重要组成部分,然而深地质处置介质类型的复杂性、基岩深部资料的相对匮乏性导致模拟结果存在不确定性,如何刻画深部地下水动力场并评估可能引起的风险已成为高放废物处置安全评价中重点关注的问题。在大量文献调研的基础上,综述了世界典型国家高放废物深地质处置场地的地下水数值模拟与不确定性分析应用,并归纳总结该领域研究经验,得到以下认识：（1）深地质处置场深部构造、裂隙的发育与展布决定了地下水循环条件,探究适用于基岩裂隙地区新的水文地质试验方法是提高地下水数值模型仿真性的基础;（2）不同尺度模型融合是解决深地质处置地下水模拟的有效技术方法,区域尺度多采用等效连续介质法,场地尺度使用等效连续多孔介质和离散裂隙网络耦合模型,处置库尺度使用离散裂隙网络方法,其次需重点关注未来大时间尺度下放射性核素在地质体中的迁移转化规律,模拟预测场址区域地下水环境长期循环演变对核素迁移的潜在影响;（3）考虑到不同的处置层主岩岩性以及在多介质中发生的THMC（温度场—渗流场—应力场—化学场）过程,目前国内外常用的地下水模拟软件有：Porflow、Modflow、GMS及MT3DMS等用于模拟孔隙或等效连续介质,Connectflow、Feflow及FracMan等用于模拟地下水和核素在结晶岩、花岗岩等裂隙中的迁移,TOUGH系列软件主要应用于双重介质的水流、溶质及热运移模拟;（4）指导开展有针对性的模型和参数的不确定性分析工作,减少投入工作量,提高模型精度,并可针对处置库长期演变、废物罐失效、极端降雨等多情景预测模拟,为处置库安全评价及设计提供基础数据支撑;（5）针对我国深地质处置地下水数值模拟研究现状,下一步应加强区域地质、水文地质、裂隙测量以及现场试验等相关的调查及监测工作,多介质耦合、多场耦合模拟及不确定性分析研究将会是未来的研究重点。