本发明专利技术涉及一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法及系统。所述方法包括：结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化；在概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程；建立控制方程的初始条件和边界条件；在不同的模拟时段内，在初始条件和边界条件下求解控制方程，得到核素通过裂隙通道后的质量通量；根据不同的模拟时段内核素通过裂隙通道后的质量通量，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行模拟。采用本发明专利技术方法能够在万年尺度上实现对核素在裂隙介质中衰变迁移过程的可靠模拟，适用于放射性废物处置设施的安全评价，也可用于环境保护与治理领域。于环境保护与治理领域。于环境保护与治理领域。
【技术实现步骤摘要】
一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法及系统
[0001]本专利技术涉及放射性废物处置
，特别是涉及一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法及系统。
技术介绍
[0002]放射性废物安全处置是放射性废物管理的关键一环，是确保核能可持续发展的重要保障。在复杂地下环境长期作用下，放射性核素可能会出现脱稳，从放射性废物处置设施中释放并迁移到地质环境中，造成局部地下水的污染，甚至随地下水迁移到达生物圈引起生态环境安全风险。因此，必须通过安全评价，对放射性核素在处置设施多重屏障系统中的释放和迁移过程进行模拟预测，以评价放射性废物处置设施的长期安全性，为其设计优化和安全防护提供支撑。
[0003]放射性废物处置设施多重屏障系统包含源项、工程屏障、天然屏障和生物圈等子系统，其中部分子系统可由裂隙介质组成。核素随地下水在裂隙介质中的迁移，涉及物理、化学、生物等多场多尺度的耦合过程，迁移机理复杂，且放射性衰变贯穿始终。已有的核素迁移模拟方法普遍适用于孔隙介质，在裂隙介质中迁移模拟的方法尚不足，尤其缺乏万年时间尺度上的模拟手段。因此，有必要建立一种适用于裂隙介质，且满足万年尺度安全评价需要的核素迁移模拟方法，为放射性废物处置安全评价提供可行的解决方案。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法及系统，以在万年尺度上实现对核素在裂隙介质中衰变迁移过程的可靠模拟。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法，包括：
[0007]结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化，获得概化后核素迁移过程；
[0008]在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程；
[0009]建立所述控制方程的初始条件和边界条件；
[0010]在不同的模拟时段内，在所述初始条件和边界条件下求解所述控制方程，得到核素通过裂隙通道后的质量通量；
[0011]根据所述不同的模拟时段内所述核素通过裂隙通道后的质量通量，对所述核素在裂隙介质中的迁移过程进行模拟。
[0012]可选地，所述结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化，获得概化后核素迁移过程，具体包括：
[0013]结合万年时间尺度上安全评价的需要，将所述核素在裂隙介质中的迁移过程概化为核素随地下水在一维裂隙通道中的迁移过程，包括放射性衰变、对流、弥散、基质扩散、吸
附过程，并且遵循达西定律和质量守恒，作为所述概化后核素迁移过程。
[0014]可选地，所述在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程，具体包括：
[0015]在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程其中F
i
表示核素i在裂隙通道出口端的质量通量；q表示裂隙通道中的体积流速；c
i
表示裂隙通道中可流动区域内单位有效饱和孔隙空间中的核素i在活动区多孔介质的有效孔隙中的平均浓度；S
p
表示可流动区域的横截面积；D
i
表示核素i可流动区内的有效扩散系数；α表示裂隙通道的弥散度；L表示裂隙通道的长度(m)；x表示裂隙通道内的位置。
[0016]可选地，所述建立所述控制方程的初始条件和边界条件，具体包括：
[0017]以给定初始时刻的可流动区中的c
i
作为所述控制方程的初始条件；
[0018]以给定边界单位空间上流入和流出的体积流速q作为所述控制方程的第一边界条件；
[0019]以基质扩散区侵入裂隙通道的距离z作为所述控制方程的第二边界条件。
[0020]可选地，在所述根据所述不同的模拟时段内所述核素通过裂隙通道后的质量通量，对所述核素在裂隙介质中的迁移过程进行模拟之后，还包括：
[0021]以曲线图和表格的可视化形式显示模拟结果。
[0022]一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟系统，包括：
[0023]迁移过程概化模块，用于结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化，获得概化后核素迁移过程；
[0024]控制方程建立模块，用于在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程；
[0025]初始和边界条件建立模块，用于建立所述控制方程的初始条件和边界条件；
[0026]控制方程求解模块，用于在不同的模拟时段内，在所述初始条件和边界条件下求解所述控制方程，得到核素通过裂隙通道后的质量通量；
[0027]迁移过程模拟模块，用于根据所述不同的模拟时段内所述核素通过裂隙通道后的质量通量，对所述核素在裂隙介质中的迁移过程进行模拟。
[0028]可选地，所述迁移过程概化模块具体包括：
[0029]迁移过程概化单元，用于结合万年时间尺度上安全评价的需要，将所述核素在裂隙介质中的迁移过程概化为核素随地下水在一维裂隙通道中的迁移过程，包括放射性衰变、对流、弥散、基质扩散、吸附过程，并且遵循达西定律和质量守恒，作为所述概化后核素迁移过程。
[0030]可选地，所述控制方程建立模块具体包括：
[0031]控制方程建立单元，用于在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程其中F
i
表示核素i在裂隙通道出口端的质量通量；q表示裂隙通道中的体积流速；c
i
表示裂隙通道中可流动区域内单位有效饱和孔隙空间中的核素i在活动区多孔介质的有效孔隙中的平均浓度；
S
p
表示可流动区域的横截面积；D
i
表示核素i可流动区内的有效扩散系数；α表示裂隙通道的弥散度；L表示裂隙通道的长度(m)；x表示裂隙通道内的位置。
[0032]可选地，所述初始和边界条件建立模块具体包括：
[0033]初始条件建立单元，用于以给定初始时刻的可流动区中的c
i
作为所述控制方程的初始条件；
[0034]第一边界条件建立单元，用于以给定边界单位空间上流入和流出的体积流速q作为所述控制方程的第一边界条件；
[0035]第二边界条件建立单元，用于以基质扩散区侵入裂隙通道的距离z作为所述控制方程的第二边界条件。
[0036]可选地，所述系统还包括：
[0037]可视化模块，用于以曲线图和表格的可视化形式显示模拟结果。
[0038]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0039]本专利技术提供了一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法及系统，所述方法包括：结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化，获得概化后核素迁移过程；在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程；建立所述控制方程的初始条件和边界条本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种核素在裂隙介质中衰变迁移的模拟方法，其特征在于，包括：结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化，获得概化后核素迁移过程；在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程；建立所述控制方程的初始条件和边界条件；在不同的模拟时段内，在所述初始条件和边界条件下求解所述控制方程，得到核素通过裂隙通道后的质量通量；根据所述不同的模拟时段内所述核素通过裂隙通道后的质量通量，对所述核素在裂隙介质中的迁移过程进行模拟。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合万年时间尺度上安全评价的需要，对核素在裂隙介质中的迁移过程进行概化，获得概化后核素迁移过程，具体包括：结合万年时间尺度上安全评价的需要，将所述核素在裂隙介质中的迁移过程概化为核素随地下水在一维裂隙通道中的迁移过程，包括放射性衰变、对流、弥散、基质扩散、吸附过程，并且遵循达西定律和质量守恒，作为所述概化后核素迁移过程。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程，具体包括：在所述概化后核素迁移过程基础上，建立核素在裂隙通道中衰变迁移的控制方程其中F
i
表示核素i在裂隙通道出口端的质量通量；q表示裂隙通道中的体积流速；c
i
表示裂隙通道中可流动区域内单位有效饱和孔隙空间中的核素i在活动区多孔介质的有效孔隙中的平均浓度；S
p
表示可流动区域的横截面积；D
i
表示核素i可流动区内的有效扩散系数；α表示裂隙通道的弥散度；L表示裂隙通道的长度(m)；x表示裂隙通道内的位置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立所述控制方程的初始条件和边界条件，具体包括：以给定初始时刻的可流动区中的c
i
作为所述控制方程的初始条件；以给定边界单位空间上流入和流出的体积流速q作为所述控制方程的第一边界条件；以基质扩散区侵入裂隙通道的距离z作为所述控制方程的第二边界条件。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述不同的模拟时段内所述核素通过裂隙通道后的质量通量，对所述核素在裂隙介质中的迁移过程进行模拟之后，还包括：以曲线图和表格的可视化形式显示模拟结果。6.一种核素...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌辉，戴振学，刘旭东，陈亮，刘健，贾思达，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：
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