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。     

高放废物深地质处置及国内研究进展

核能在产生电力造福社会的同时 ,也留下了放射性废物。我们有责任对这些废物实施安全和正确的管理。本文阐述了高放废物深地质处置的一般概念及处置库选址研究中的若干问题 ,同时介绍了国内高放废物深地质处置研究的进展.     

2000-2040年我国高放废物深部地质处置初探

本简要介绍了国内外高放废物地质处置研究概况，探讨了我国高放废物地质处置研究阶段的划分，各阶段的研究目标，任务和研究内容以及各研究阶段的大致时间安排，提出了我国高放废物地质处置研究在2000－2040年的远景规划设想。     

考虑开挖损伤的高放废物地质处置库温度-渗流-应力耦合数值模拟方法

高放废物地质处置库处于温度?渗流?应力（THM）多场耦合环境中,对高放废物处置库进行安全评估时,需进行多场耦合分析。然而,高放废物处置库开挖引起硐壁附近围岩应力重分布,产生损伤,导致围岩热学参数（T）、渗流参数（H）和力学参数（M）发生变化,且在空间上分布不均匀,这将会对运营期处置库THM耦合演化过程产生显著影响。通过分析高放废物处置库温度?渗流?应力三场的耦合原理和处置库围岩损伤的分布和演化规律,定义了损伤变量和损伤演化准则,并将损伤变量与热学参数、渗流参数、力学参数以及多场耦合参数（Biot系数、Biot模量和温度排水系数）建立联系,将围岩损伤与温度?渗流?应力建立联系,形成了一个弹塑性损伤温度?渗流?应力多场耦合数值模型,然后利用建立的模型对瑞士Mont Terri高放废物地质处置库围岩加热试验进行模拟,对比了模拟值和试验值,比较了考虑开挖损伤和不考虑开挖损伤对高放废物地质处置库温度?渗流?应力的影响,并分析了在多场耦合作用下开挖损伤的演化规律。     

世界高放废物地质处置库选址研究概况及国内进展

高放废物是核能事业发展的必然产物。它的安全处置是核能事业持续发展的前提 ,已受到世界各国的高度重视。文中阐述了高放废物深地质处置的一般概念。同时重点介绍了世界上一些国家处置库选址研究的主要内容和研究进展 ,例如 ,美国把处置库建造过程分为场地推荐、场地的特征评价、处置库场地的选择和批准、领取场地执照和处置库建造设计的审批、处置库的建造 5个阶段 ;德国的选址研究工作包括地电和地热研究 ,重力、地震、地球化学、水文地质、同位素地球化学及微生物研究等 ;瑞典在花岗岩中建成了地下实验室 ,并制定了实验室的总体研究目标等等。另外也介绍了中国在甘肃省北山进行的高放废物地质处置库选址工作的情况 ,研究表明北山地区为一地壳稳定区 ,也是地下水贫水区且地下水流速缓慢 ,有利于处置库的建造 ,进一步的地面地质、水文地质勘察工作及钻探工程工作正在进行中。伴随着这些工作的完成 ,中国将大大缩短在高放废物地质处置研究方面与发达国家的距离。     

高放废物深地质处置库预选场址的古温度环境

填隙矿物的流体包裹体研究与矿物的同位素地球化学研究可较好地揭示高放废物深地质处置库预选场址的深部热环境及古地下水热历史。中国高放废物深地质处置库第一个预选场深部花岗岩内填隙矿物的同位素、矿物学以及流体包裹体研究结果显示,甘肃北山地区花岗岩深部至少存在两种环境：浅部花岗岩(0～150m)填隙方解石的δ^18O=-18．2‰～-15．8‰(PDB),δ^13C=-9．5‰～-8．4‰(PDB),包裹体的均一温度(th)为140～160℃,包裹体的冰点温度为-2．5～-1．5℃,地下水可能以大气降水成因为主,且可能混合了盆地卤水并与花岗岩反应,形成温度、盐度(2％～5％,NaCleq)均较低的地下水;在350～550m区段内(深部花岗岩),其δ^18O值为-32．6‰～-17．6‰(PDB),δ^13C值为-10．5‰～-6．2‰(PDB),流体包裹体的均一温度较其上部的稍高,为160～190℃,而其冰点温度则较低,为-4～-3．2℃(盐度5％～8％,NaCleq),地下水类型为大气降水与盆地古卤水的混合,以大气降水为主。石英的氧同位素组成和计算的古地下水氧同位素组成则进一步表明,花岗岩深部(350～550m)也存在两种温度环境：较低温度(140～160℃)、较高盐度(5．5％～8％,NaCleq)的地下水;较高温度(220～240℃)、较低盐度(3％～5．5％,NaCleq)的地下水,其地下水类型为大气降水和与花岗岩平衡的卤水。     

高放废物深地质处置：回顾与展望

文章对我国高放废物地质处置研究的历史进行了回顾,并对未来发展进行了展望。我国的高放废物深地质处置研究开发从1985年开始,迄今为止可初步分为3个阶段：①起步和跟踪研究阶段（1985～1998）;②逐步发展阶段（1999～2005）;③政府规划指导阶段（2006至今）。20多年来,我国在国家法律法规、战略规划、选址、工程屏障、核素迁移研究等方面取得了显著进展。我国已经提出在2020年前建成地下实验室、21世纪中叶建成高放废物处置库的目标。研究开发和处置库工程建设分成3个阶段：试验室研究开发和处置库选址阶段（2006～2020）;地下现场试验阶段（2021-2040）和处置库建设阶段（2041～本世纪中叶）。经过全国筛选对比,已初步选定甘肃北山地区为重点预选区,系统的场址评价工作正在进行。已确定采用膨润土作为处置库的回填材料,并初步确定内蒙古高庙子膨润土为我国高放废物处置库的首选缓冲回填材料。工程设计、核素迁移研究和安全评价也取得了一定进展。1999年起与国际原子能机构开展了3期高放废物地质处置技术合作项目,对提高我国的技术水平起到了积极作用。20多年的研究开发工作为我国在21世纪完成高放废物地质处置任务奠定了基础。     

热-力耦合条件下高放废物处置室间距研究

根据我国高放废物地质处置研究开发规划指南、北山预选区实测地质环境参数和处置库围岩和缓冲材料实测性能参数,采用有限差分计算程序FLAC2D模拟不同处置室间距时高放废物处置库热-力耦合条件下的温度场、应力场和位移场规律。经多方案比较,处置室中线间距为2倍处置室直径时,缓冲材料中的最高温度在95℃左右;由于高放废物释热,引起岩体膨胀,产生热应力,在处置室下角部产生应力集中,但均小于处置库围岩的长期强度;处置库围岩产生的膨胀位移,均在其弹性应变范围内,不会引起处置库围岩破坏。该方案可作为北山预选区建造高放废物处置库的参考依据。     

高放废物地质处置的成本估算

文章介绍和分析了国外部分国家处置库成本估算结果和成本筹措方式,据此对我国处置库的建造成本进行了粗略的估算,对成本筹措和当前的投入提出了初步建议.     

浅谈核废物地质处置

本文介绍美国、加拿大、西德等国的核废物地质处置状况。探讨核废物地质处置的意义、目的、任务、方法、技术和前景。提出在我国利用断裂构造频率法选择相对稳定地区的可能性。     

高放废物处置库选址中低渗透介质地质研究的几个问题

低渗透介质是阻碍有害物质在地下迁移良好的天然屏障, 因此成为高放废物处置库围岩类型的首选。本文通过对高放废物处置库选址中地质研究的回顾, 阐述了低渗透介质地质研究的特点, 对地质参数测定、取样、水流模拟、地球化学模拟进行了重点介绍。     

缓冲层热—湿—力耦合作用研究简介

介绍了高放射性废物深地质处置库热－湿－力耦合作用，着重给出了国际高压实缓冲层热－湿－力耦合作用的研究进展，指出与高放射性废物处置库有关的热－湿－力耦合过程研究是核废物地质处置提出的新课题，涉及多学科，需广大有识之士共同合作研究。     

甘肃北山地质处置库围岩节理抗剪强度经验估算

节理抗剪强度参数是地质处置库预选地段工程地质对比和围岩稳定性分析的重要指标。本文在旧井地段英云闪长岩节理分组的基础上,运用定向统计测量方法估测节理粗糙度系数,通过评价节理粗糙度系数的尺寸效应,确定节理抗剪强度经验估算有效长度,由JRC-JCS模型求得各组节理4个方向的抗剪强度参数,并评价了地质处置库围岩节理抗剪强度的各向异性特征。     

近区瞬变场的频率效应与大深度探测能力的研究

在时域中,磁源近区瞬变场的时间特性取决于场源所含低频谱的分数幂.对于磁感应强度Bz(t)∝∑iω3/2i,对于感应电势εz(t)∝∑iω5/2i.这表明,现有的瞬变电磁探测系统只适用于浅部勘查,对于大深度的勘查,需要研制超强能量且轻便化的场源(发送系统),同时完善超导磁强计(接收系统)的实用化.     

渗流场与应力场耦合分析在地质科学中的应用

论述了渗流场与应力场耦合分析的基本原理及其在石油勘探、成矿预测及斜坡稳定性评价中应用的理论基础和技术路线。     

电阻率参数预测地热田深部温度方法技术研究

电阻率方法是众多地热田勘探方法中比较好的一种。用电阻率方法勘查不仅能够探测地层埋深及破碎状况,还能预测热储构造的含水性。热储构造电阻率主要取决于岩层的岩性、孔隙度、地下水矿化度及所处环境温度,当地热田勘查范围较小时,深部地层的岩性、孔隙度、地下水矿化度基本可以假定不变,因此热储构造电阻率只和温度相关。这里主要探讨地层温度和地层电阻率之间的关系,进而提出电阻率参数预测地热田深部温度方法技术,这对当前地热田勘查具有重要意义。     

广东省电白县观珠镇根竹园地热田地热资源储量计算与评价

电白县观珠镇根竹园地热田地热流体主要赋存于花岗岩风化裂隙和构造裂隙中,热储呈带状,受断裂构造控制,地热流体温度60℃～78℃,地热田规模较小,地面有温、热泉出露。本文通过地热田的地质条件、地下热水的温度、水质及储量,对开采的技术条件及储量作出评价,为合理开发地热资源提供水文地质依据。     

黄骅坳陷新生代构造应力场演化的光弹模拟与石油地质条件分析

在构造演化分析的基础上对黄骅坳陷的新生代构造应力场演化进行了光弹实验模型,认为黄骅坳陷新生代最大主应力方向具有从NNE向挤压向NE、NEE向转变的右旋特征,构造应力场方向的右旋转变控制着断层的活动与坳陷的形成,使得早期(孔店期、沙河街期)以引张形式活动的断裂到晚期(东营期及其以后)逐渐转变为以走滑形式活动,促成了多期构造叠加,形成了多种圈闭类型,为油气成藏富集创造了有利条件。