地应力对高放废物黏土岩地质处置库洞室群稳定性影响的数值模拟

世界上尚无建成投入使用的高放废物(指高水平放射性废物)地质处置库,世界各国的高放废物地质处置库仍是一种概念设计,总体设计思路基本是一致的,主要包括地面设施和地下设施设计两部分。目前主流的高放废物地质处置库地下设施的设计是以井字形巷道列阵的形式布置于地下,基于此类洞室群地下结构特征,以我国高放废物黏土岩地质处置库预选区(塔木素预选区)为工程地质背景,结合该预选区地应力场分布特征,针对比利时高放废物黏土岩地质处置库地下设施的概念设计模型,运用ABAQUS数值仿真软件对该高放废物黏土岩地质处置库洞室群主巷道洞轴线方向与最大水平主应力的夹角在0°～90°变化条件下,洞室群周围围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律进行了数值模拟研究。结果表明:塔木素预选区受水平、垂直应力作用的影响均较显著,初步认为该预选区地应力分布特征可能具有一定的层控性;为减小地应力对高放废物黏土岩地质处置库稳定性的影响,地质处置库洞室群主巷道洞轴线方向应与地应力方向呈一定的角度;以比利时高放废物黏土岩地质处置库地下设施的概念设计为例,当地质处置库洞室群主巷道洞轴线方向与最大水平主应力夹角a为45°左右时,地质处置库洞室群的稳定性最好。我国目前尚未提出高放废物黏土岩地质处置库的概念设计模型,该研究可为我国高放废物黏土岩地质处置库的设计提供参考。     

粘土岩处置库陇东预选区社会经济条件调查研究

对陇东地区进行社会经济条件调查,得出陇东地区内有庆阳市和平凉市两大城市,以2013年统计数据为准,庆阳市和平凉市平均人口密度分别为97人/平方千米和219人/平方千米,均高于甘肃省平均人口密度(61人/平方千米);陇东地区生产总值达947．29亿元,占甘肃省生产总值的15．11%,属经济发达地区;且陇东地区含有丰富的煤炭和石油资源;可以得知陇东地区区域人口密度高,经济发达,资源丰富。从社会经济条件分析,陇东地区不适合作为中国高放废物粘土岩地质处置库预选区。     

放射性核素在饱和浙江红粘土中的迁移

用分层土柱法研究放射性核素在浙江红粘土介质中的迁移规律.通过为期28d的饱和土柱动态吸附-解吸实验,测定了¹³⁷Cs、⁸⁵Sr、⁶⁰Co、¹⁴⁴Ce、¹⁵⁵Eu和²³⁷Np 6种放射性核素在浙江红粘土样品中的垂直剖面浓度分布及其迁移速度.为便于根据实际场址的入渗水通量确定这些核素的滞留因子,进行了氚弥散实验,测定了土壤有效孔隙率和土壤中水运移速度.根据土柱装填密度、有效孔隙率和土壤中水运移速度,计算出上述核素在红粘土中的吸附分配系数和滞留因子.结果表明:浙江红粘土对¹³⁷Cs、⁸⁵Sr、⁶⁰Co、¹⁴⁴Ce、¹⁵⁵Eu和²³⁷Np 6种核素均有较大的吸附分配系数和滞留因子;对¹³⁷Cs的吸附分配系数和滞留因子分别为2388ml·g^-1和7732,对⁸⁵Sr的吸附分配系数和滞留因子分别为1432ml·g^-1和4645.     

某气田石油类污染物运移数值模拟研究

为研究气田建设项目对地下水产生的石油类污染,以西北某气田开发区地下水为研究对象,在水文地质条件调查和地下水污染源与污染途径分析的基础上,采用GMS软件建立研究区地下水流模型和溶质运移模型,模拟预测了凝析油储罐破裂泄漏情景下石油类污染物在地下水中的迁移规律及自然净化过程。结果表明:模拟期内地下水中的石油类浓度小于标准值,地下水未超标但受到轻微污染;污染晕中心浓度随时间减小,污染场地及下游位置污染物浓度先增大后减小,距离污染源越远的位置峰值浓度越小。     

某化工场地地下水中污染物运移模拟研究

为探究浅层地下水中污染物运移规律,给场地地下水调查与污染防治提供科学依据,以湖北某化工厂场地为研究对象,采用GMS软件对厂区内不同情景下油库储油罐发生泄漏后石油类污染物和厂区危险废物堆埋区重金属Zn在浅层地下水中的时空分布特征和运移规律进行了模拟预测研究。结果表明:石油类污染物沿地下水流方向运移明显,污染羽大致呈椭圆形;油库储油罐发生泄漏后地下水中石油类污染物浓度迅速上升,泄漏停止后由于自净作用其浓度缓慢下降,直至污染消失,有效的防渗措施可以大大减少油库泄漏带来的地下水污染;在厂区危险废物堆埋区,随着污染源强的减小,重金属Zn在相同时间节点污染程度相应降低,但水平和垂直方向上的运移趋势大体一致;厂区第三层土壤渗透系数较低,Zn很难向下运移,模拟期(6 000d)内Zn没有到达细砂层,不会对汉江水质造成污染,进一步说明渗透系数较低的黏土层使污染物很难向下运移,这可为场地调查中污染物运移范围的预估和采样深度的确定提供参考。     

地下车库氡迁移的数值模拟研究

目的 研究地下车库氡浓度分布,提出改善地下车库氡控制的建议.方法 计算地下车库壁面的氡析出率,建立地下车库的几何模型,采用CFD数值模拟的方法研究室内温度、换气次数以及气流组织形式对室内氡浓度分布的影响.结果 平均氡浓度水平在室内温度为5℃时均处于最低值,在温度为35℃时均处在最高值,反映出温度的升高将削弱通风排氡的效...     

农药在包气带中迁移过程的数值模拟

根据水动力学弥散理论建立农药在包气带中运移与转化过程的数学模型,评价农药使用对地下水环境的影响。选择应用范围广、用量大、毒性高的7种农药为目标污染物,以汉江流域的中下游地区的气象与土壤特征为条件进行模拟,结果表明,甲胺磷、乐果、甲草胺容易在土壤中淋溶,对地下水造成很大威胁。根据地下水埋深和设定的浓度限值,估算了农药对地下水的安全使用量。     

铬(Ⅵ)在粘土衬层中迁移转化的研究

对有毒有害物质在粘土衬层中的自然渗透、迁移及转化加以研究,可为有毒有害废物的安全填埋场的设计、施工和污染预测提供实验依据及关键参数:铬(Ⅵ)是填埋场渗滤液中有代表性的重金属,通过铬(Ⅵ)在击实粘土中的渗透实验与浸提实验,发现铬(Ⅵ)的渗透系数约为水的４倍;铬(Ⅵ)可被粘土中还原性物质转化为毒性较小的铬(Ⅲ):粘土击实到最大干密度可大大提高其防渗效果。      

铅和镉在粘土衬层中渗透、迁移、转化的研究

对有毒有害的重金属离子在粘土衬层中自然渗透、迁移、转化进行研究。室内模拟实验表明,铅、镉的二价离子在粘土衬层中的迁移过程中,可生成难溶性的沉淀物质,阻碍了液体的渗透,因而导致了渗透系数比纯水还低。此外,实验还研究了浓度、离子半径对渗透系数、迁移速度的影响。      

237Np和238Pu在黄土地下水中迁移的数值模拟

为了探索超铀核素在多孔介质中的迁移规律,为低中放固体废物近地表处置库的工程设计提供科学依据,在野外黄土试验场对237Np和238Pu进行了现场示踪试验,采用非平衡吸附模式的NESOR程序模拟了试验数据.结果表明,在含水层厚度6m以上更新世(Q3)马兰黄土中,土壤颗粒矿物以长石和石英为主,化学成分主要为SiO2,土壤颗粒以0.2~0.02mm为主的砂质黏壤土,干容重1.623t/m3,pH=8左右,总孔隙度0.42,阳离子交换容量12.17~28.26meq/100g的条件下,获得试验场黄土的纵向弥散度aL值为0.20~27.5cm,横向弥散度aT为0.05~1.0cm; 237Np的分配系数Kd值为198~451mL/g,238Pu的Kd值为450~1198mL/g;非平衡速率参数a范围为0.014~0.35d-1.     

高放射性核废料辐射对深地质处置环境和储罐材料危害的研究进展

介绍了高放核废料的主要放射性衰变以及用来实验的辐射设备,分别论述了辐射对于金属储罐近域介质（地下水、膨润土及混凝土缓冲回填材料）的影响以及对储罐材料腐蚀的影响。虽然核废料的辐射性对于缓冲回填材料影响不大,但是地下水发生辐射分解使得储罐近域环境变为氧化环境,同时储罐材料受到辐射影响电化学状态也会发生改变。最后指出了当前研究存在的问题及未来重点研究方向。     

中国低中放近地表处置场环境评价方法研究

放射性废物的处置是对其管理的最终步骤.放射性废物处置的基本安全目标是保护人类和环境免受电离辐射的有害影响.开展处置场环境影响评价可以量化它对人体健康和环境潜在影响.通过与IAEA近十几年的最新研究成果相比较,分析了中国低中放近地表处置场现行评价方法的不足,提出了改进方式,并对中国近地表处置场环境影响评价技术研究下一步应开展的工作进行了探讨.     

数值模拟锻造成形的关键技术及应用

介绍了锻造成形数值模拟中的刚(粘)塑性有限元法的基本理论,对模具型腔信息描述、网格划分、边界条件处理等数值模拟中的关键技术做了全面系统的总结,分析比较了处理上述问题的各种方法。并通过实例介绍了应用模拟中的关键技术解决实际锻造问题的情况。     

低中放废物处置场核素经地下水迁移对环境影响预测

研究了我国某民用低中放固体废物处置场核素迁移的途径，对核素在地下水中的迁移进行了详细分析与计算，假定正常释放或一次降水量达到６００ｍｍ，处置场底浸泡一个月，存在６ｍ的包气带时，对该处置场处置的７种核素进行预测，结果表明，包气带是延迟核素迁移的主要屏障，在５００年内，可以使＾６０Ｃｏ＾１３７Ｃｓ＾９０Ｓｒ、＾６３Ｎｉ等核素延迟，其中＾２３９Ｐｕ降低６个月数量级，但不能延迟＾３Ｈ和＾１４Ｃ的迁移，穿过     

气旋活动对福岛核污染物扩散影响的模拟研究

基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF,根据Stohl推导的日本福岛第一核电站核事故(下称福岛核事故)发生后40 d内的137Cs排放量数据,对核污染物在中尺度区域的扩散传输进行数值模拟研究,并选取近5年3次典型气旋个例(北方气旋、南方气旋和缓慢移动气旋)进行敏感性试验,以分析不同气旋系统对污染物扩散的影响. 结果表明:福岛核事故发生后,受中纬度西风带影响,核污染物主要向东部太平洋方向扩散;核事故发生后的5 d,受北方气旋和日本南部局地中尺度气旋2次气旋过程的影响,核污染物对日本本土部分地区影响较大,但影响时间不长. 典型气旋个例的敏感性模拟试验结果表明:北方气旋和南方气旋均可使核污染物对日本本土造成一定的影响,但由于气旋移动速度较快,影响日本岛的时间较短,沉降量也较小;当出现缓慢移动气旋影响日本和周边地区时,可致污染物影响日本岛的时间延长,并直接进入东亚大陆.      

高放废物处置库北山预选区及其邻区深部地下水氢、氧同位素特征

为了解高放废物处置库北山预选区深部地下水是否会通过断裂流入河西走廊地区,危害当地的生态环境和人民安全,本文以北山预选区及其邻区为研究对象,利用同位素地球化学方法,建立了研究区当地大气降水线方程和同位素高程效应方程,通过对比两个系统地下水δD、δ~(18)O值和氘盈余特征的差异,确定北山地区与走廊地区的深部地下水具有不同的起源,即北山预选区深部地下水起源于地质历史时期受到过强烈蒸发的大气降水,祁连山北麓-河西走廊地区地下水呈现出典型的现代大气降水补给特征,没有表现出明显的蒸发特征,氢、氧稳定同位素特征表明北山预选区深部地下水并未进入走廊地区,为高放废物处置库的选址工作提供一定的理论依据。     

浑河中游1,2-DCA在地下水中运移规律的模拟分析

为研究有机组分在地下水中的运移规律及影响因素,并预测水质的破坏程度,利用数值模拟方法建立浑河中游区域特征有机污染组分1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)的溶质运移模型,分析1,2-DCA在浑河中游地下水中的运移规律,并预测了其对地下水水质的影响. 细河与浑河中1,2-DCA的补给浓度(以ρ计)分别为4.50和6.40μg/L,预测期为10a,在运移模型中考虑弥散、吸附、降解作用的影响. 模拟结果显示,预测期内1,2-DCA在细河污染区的最大影响面积为1.80km2,峰值浓度(以ρ计)为3.50μg/L,污染物向北西方向运移;在浑河污染区的最大影响面积为3.78km2,峰值浓度为5.00μg/L,污染物向西南方向运移,表明污染物对地下水水质影响程度较低. 预测初期的200d内,吸附及生物降解的共同作用使细河、浑河污染晕中心的ρ(1,2-DCA)分别下降了0.12、0.10μg/L;随后,对流-弥散作用成为溶质运移的主要驱动力,并且使1,2-DCA的污染程度持续增强;黏土对1,2-DCA的运移具有阻滞作用,1,2-DCA在细河污染晕的扩散幅度略低于浑河.      

可压缩流动脉动压力数值模拟求解器HFS研究

目的 发展模拟可压缩流动的高精度流场求解器(HFS),用于研究高马赫数钝体绕流的表面压力脉动.方法 基于一般曲线坐标系下的可压缩Navier-Stokes方程,采用具有激波捕捉能力的高阶有限差分法WCNS-E进行离散.基于大规模并行计算对高马赫数钝锥绕流进行直接数值模拟(DNS),获得高精度的流场数据.结果 Blast...     

刚粘塑性有限元数值模拟中粘性系数的获取方法

以塑性元件和粘性元件并联的模型为基础,研究材料粘性系数的获取方法,给出了一些材料的粘性系数和影响因素之间的关系曲线,为模拟研究中粘性系数的获取提供一种方便有效的方法.