一种放射性核素迁移参数的升尺度方法技术

本发明专利技术涉及一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，针对实验室试验与现场原位试验获得的核素迁移参数相差较远，核素迁移能力评估失真的技术缺陷，本发明专利技术公开的放射性核素迁移参数的升尺度方法通过在实验室建立不同尺度的动态土柱核素迁移试验，以放射性核素3H为示踪剂，获得所述核素在不同尺度动态土柱中的迁移曲线。建立核素迁移数值模型，根据得到的所述核素的迁移曲线拟合求解不同尺度下所述核素的迁移参数；据此建立所述核素迁移参数与尺度之间的关系式，将实验室求解的所述核素迁移参数进行升尺度，能够更加真实、合理、具有代表性的用于评估现场的核素迁移能力。的用于评估现场的核素迁移能力。的用于评估现场的核素迁移能力。

【技术实现步骤摘要】
一种放射性核素迁移参数的升尺度方法


[0001]本专利技术属于辐射防护领域，具体涉及一种放射性核素迁移参数的升尺度方法。

技术介绍

[0002]放射性核素在土壤及地下水环境中的迁移能力是预测核设施向环境释放核素通量及危害性评估的重要指标，也是厂址选址、辐射防护设计、三废处理系统的优化、水环境监测方案制定、环境影响评价、事故应急响应等的参考依据。
[0003]核素迁移参数作为衡量核素迁移能力的关键指标，其准确性对合理预测放射性核素在土壤及地下水中的迁移、转化行为尤为重要。目前，获取核素迁移参数的方法主要包括原位试验、监测类比试验和实验室模拟试验。原位试验和监测类比试验可以在接近自然条件下，研究核素迁移的地球化学行为，所获得的迁移参数能够反映现场实际情况，但是原位试验受限于经费和政策，监测类比试验需要合适的场地和契机，均无法广泛应用。实验室模拟试验的优势是可以在设定的条件下重复和验证试验，是获得核素迁移参数的主要手段。但是，由于实验室试验采用的原状样与现场实际尺度相差较大，导致实验室试验与原位试验求解的核素迁移参数，最大可以相差几个量级。实验室试验求解的核素迁移参数必须通过升尺度，才能更加真实、合理，具有代表性的评估现场的核素迁移能力。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，通过在实验室建立不同尺度的动态土柱核素迁移试验，以放射性核素3H为示踪剂，获得所述核素在不同尺度动态土柱中的迁移曲线。建立核素迁移数值模型，根据得到所述核素的迁移曲线拟合求解不同尺度下所述核素的迁移参数；据此建立所述核素迁移参数与尺度之间的关系式，将实验室求解的所述核素迁移参数进行升尺度，用于评估现场的核素迁移能力。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，所述方法包括如下步骤：
[0006]S1、在实验室建立不同尺度的动态土柱核素迁移试验，以放射性核素为示踪剂，获得所述放射性核素在不同尺度动态土柱中的迁移曲线；
[0007]S2、建立核素迁移数值模型，根据步骤S1中得到的所述核素迁移曲线拟合求解不同尺度下所述核素的迁移参数；
[0008]S3、建立所述核素迁移参数与所述动态土柱尺度之间的关系式，将实验室求解的核素迁移参数根据建立的所述关系式进行升尺度后，得到与现场原位试验一致的核素迁移参数。
[0009]进一步，步骤S2中所述核素迁移数值模型为双孔隙介质模型，将孔隙分为“活孔隙”和“死端孔隙”，水的流动仅限于“活孔隙”，“死端孔隙”中的水不流动，但是存在物质的交换。
[0010]进一步，所述核素为3H，核素3H对应的双孔隙介质模型的迁移方程为：
[0011][0012][0013]其中，S
mo
和S
im
分别为两个区域的源汇项，Г
w
为两个区域物质的交换水量，
[0014][0015]ω为交换速率，α为弥散度，S
em
和S
eim
分别为两个区域水的饱和度，θ
mo
为活孔隙，θ
im
为死端孔隙。
[0016]进一步，所述核素迁移参数包括交换速率ω以及弥散度α。
[0017]进一步，步骤S3包括建立所述交换速率ω与所述动态土柱尺度的关系式以及建立所述弥散度α与所述动态土柱尺度的关系式。
[0018]进一步，步骤S3中的所述动态土柱尺度为所述动态土柱的高度，升尺度的标准为垂向尺度。
[0019]进一步，在所述动态土柱柱体的上部设置了一定高度的聚乙烯球形颗粒，保证水流与核素能够沿垂向均匀下渗。
[0020]进一步，所述动态土柱为中砂柱体。
[0021]本专利技术的效果在于：采用本专利技术所公开的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，通过在实验室建立不同尺度的动态土柱核素迁移试验，以放射性核素3H为示踪剂，获得所述核素在不同尺度动态土柱中的迁移曲线。建立核素迁移数值模型，根据得到的所述核素的迁移曲线拟合求解不同尺度下所述核素的迁移参数；据此建立所述核素迁移参数与尺度之间的关系式，将实验室求解的所述核素迁移参数进行升尺度，用于评估现场的核素迁移能力。
附图说明
[0022]图1为本专利技术所述的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法的方法流程图；
[0023]图2为本专利技术所述的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法中通过步骤S1得到的核素3H在尺度为Ф2
×
6cm的中砂柱体中的核素迁移曲线；
[0024]图3为本专利技术所述的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法中根据表3中的数据拟合出的中砂柱体高度与弥散度的关系曲线；
[0025]图4为本专利技术所述的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法中根据表3中的数据拟合出的中砂柱体高度与交换速率的关系曲线。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述。
[0027]实施例一
[0028]如图1所示，一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，所述方法包括如下步骤：
[0029]S1、在实验室建立不同尺度的动态土柱核素迁移试验，以放射性核素为示踪剂，获
得放射性核素在不同尺度的动态土柱中的迁移曲线。在本实施例中以中砂和放射性核素3H为例进行实验，事实上对此不作限定，制备尺度分别为Ф2
×
6cm、Ф2.7
×
9cm、Ф3.8
×
12cm、Ф5
×
15cm、Ф19
×
55cm五种尺度的中砂柱体各4个进行平行实验。以3H为示踪核素，获得3H在五种不同尺度的动态土柱中的迁移曲线。
[0030]如图2所示，为核素3H在尺度为Ф2
×
6cm的中砂柱体中的核素迁移曲线。
[0031]将五种尺度的中砂柱体各设置4个进行平行实验目的是后期将求解的核素迁移参数取平均值，得到的核素迁移参数准确度更高，更加具有代表性。
[0032]S2、建立核素迁移数值模型，根据步骤S1中得到的所述核素迁移曲线拟合求解不同尺度下所述核素的迁移参数。
[0033]由于3H属于不吸附核素，3H的穿透曲线呈拖尾趋势，是由孔隙结构导致，采用双孔隙介质模型(Dual
‑
Porosity Model)描述3H的迁移规律。双孔隙介质模型将孔隙分为“活孔隙θ
mo”和“死端孔隙θ
im”，水的流动仅限于“活孔隙”，“死端孔隙”中的水不流动，但是存在物质的交换。
[0034]θ＝θ
mo
+θ
im
[0035]核素3H对应的双孔隙介质模型的迁移方程可以表示为：
[0036][0037][0038]其中，S
mo
和S
im
分别为两个区域的源汇项，Г
w
为两个区域物质的交换水量。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，所述方法包括如下步骤：S1、在实验室建立不同尺度的动态土柱核素迁移试验，以放射性核素为示踪剂，获得所述放射性核素在不同尺度动态土柱中的迁移曲线；S2、建立核素迁移数值模型，根据步骤S1中得到的所述核素迁移曲线拟合求解不同尺度下所述核素的迁移参数；S3、建立所述核素迁移参数与所述动态土柱尺度之间的关系式，将实验室求解的核素迁移参数根据建立的所述关系式进行升尺度后，得到与现场原位试验一致的核素迁移参数。2.如权利要求1中所述的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，其特征在于：步骤S2中所述核素迁移数值模型为双孔隙介质模型，将孔隙分为“活孔隙”和“死端孔隙”，水的流动仅限于“活孔隙”，“死端孔隙”中的水不流动，但是存在物质的交换。3.如权利要求2中所述的一种放射性核素迁移参数的升尺度方法，其特征在于：所述核素为3H，核素3H对应的双孔隙介质模型的迁移方程为：H对应的双孔隙介质模型的迁移方程为：其中，S
mo
和S
im
分别为两个区域的源汇项，Г
w

【专利技术属性】
技术研发人员：朱君，陈超，石云峰，刘团团，谢添，李婷，邓安嫦，张艾明，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：