double arrow

Лекция 23. МИГРАЦИОННАЯ ПОДМОДЕЛЬ РАДИОГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОДЗЕМНОГО РЕГИОНАЛЬНОГО ХРАНИЛИЩА РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ И ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Задания для самостоятельной работы

Найти изображения функций

22.1. .

22.2. . 22.3.

Восстановить оригинал f (t) по изображению

22.4. . 22.5. . 22.6. .

Используя преобразование Лапласа, решить задачу Коши

22.7. 22.8.

22.9.

22.10. Найти функцию u = u (x,t), удовлетворяющую уравнению

граничным условиям

и начальными условиями


В Горном институте КНЦ РАН разработана радиогеоэкологическая модель подземного регионального хранилища радиоактивных отходов (РАО) и ядерных материалов. Указанная модель создана для изучения экологической безопасности населения и окружающей среды региона. Радиогеоэкологическая модель позволяет, например, прогнозировать диффузионный перенос радиоактивности в гомогенном блоке вмещающего массива и адвективный перенос радионуклидов в приближении модели одиночной трещины.

Согласно основным международным и отечественным нормативным документам первоочередными задачами подземной изоляции радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива являются:

- изоляция РАО от окружающей человека среды на длительные периоды времени, не перекладывая на будущие поколения ответственности за сохранение целостности систем захоронения и не создавая для них значительных ограничений вследствие наличия хранилища;

- обеспечение долговременной радиационной безопасности человека и окружающей среды в соответствии с действующими согласованными в международном порядке принципами радиационной безопасности.

В частности, РАО и ОЯТ, имеющие значительные количества долгоживущих радионуклидов, предполагается размещать в глубоких геологических формациях. Долгосрочная безопасность такого объекта, как впрочем, и любого хранилища РАО, основывается на мультибарьерной защите и оценивается на основе показателей работы системы захоронения в целом. Причем поскольку долгосрочная безопасность захоронения РАО и ОЯТ не может быть продемонстрирована непосредственным образом, приходится использовать методы, позволяющие выполнять долгосрочные прогнозные оценки. В частности, широкое распространение получили методы математического моделирования, аналитические способы решения дифференциальных уравнений с разнообразными граничными условиями и др.

Чаще всего оценка безопасности в конечном итоге сводится к вычислению доз облучения населения, получаемых за счет делокализации радионуклидов из хранилища в сферу жизнедеятельности человека. Рассчитанная величина мощности эффективной дозы сравнивается с верхним пределом мощности дозы для населения, установленным в стране для воздействия от объекта хранения/захоронения ядрных материалов. Далее предлагаются какие-либо решения, выполнение которых гарантирует безопасность захоронения отходов для населения и окружающей среды.

Необходимой стадией оценки безопасности является определение распространения радионуклидов в геологической формации с подземными водами и в биосфере. Основу этой стадии составляет расчет пространственно-временных полей концентрации отдельных радионуклидов. Необходимо оговориться, что последнее замечание в значительной степени справедливо для сценария нормальной эволюции хранилища, как методологии детерминистического подхода. В принципе, помимо сценария нормальной эволюции в оценках безопасности принято рассматривать и вероятностные (аварийные) сценарии, которые рассматриваются как некоторое отклонение от сценария нормальной эволюции (природные и техногенные дефекты, изменения климата, интрузия человека и др.).

При построении миграционной подмодели рассматривался сценарий нормальной эволюции, который можно определить как последовательность наиболее вероятных событий, происходящих после запечатывания хранилища. Считается, что компоненты системы захоронения, расположенные вне формы отходов, после запечатывания постепенно насыщаются подземными водами. В результате коррозии материала контейнера радионуклиды из матрицы получают возможность попасть в окружающий скальный массив. Далее предполагается, что в некоторой ограниченной зоне вблизи хранилища, расположенного в однородном блоке вмещающего массива, справедлива модель пористой среды (рис.22.1). На этом этапе перенос радионуклидов осуществляется только посредством диффузионного механизма с учетом эффектов сорбции-десорбции и радиоактивного распада. Начиная с некоторого расстояния, которое определяется размерами локальных и региональных нарушений, вмещающая порода рассматривается как трещиноватая среда, в которой перенос радионуклидов происходит с потоком подземной воды по трещинам. При этом основными механизмами переноса являются адвекция, дисперсия, включающая молекулярную диффузию и механическую дисперсию, а также сорбция-десорбция радионуклидов на минералах породы и радиоактивный распад. Далее радионуклиды, поступившие из трещин в водоносные горизонты или водоемы, разбавляются в больших объемах подземной воды водоносных горизонтов или поверхностных водоемов и, наконец, вместе с питьевой водой поглощаются населением, проживающим вблизи площадки захоронения.

Для воплощения рассматриваемого сценария в удобную для алгоритмизации форму приходится вводить некоторые модельные упрощения. В частности, предполагается, что:

- невозвратный железобетонный контейнер, предназначенный для захоронения РАО, и металлобетонный контейнер для ОЯТ способны предотвратить в течение некоторого начального периода времени контакт кондиционированной формы отходов с подземными водами. Сохранность этого защитного барьера определяет время начала высвобождения радионуклидов;

- кондиционированная матрица, представляющая собой цилиндр или прямоугольный параллелепипед, представляется матрицей сферической формы, что позволяет упростить вид аналитических решений. Содержание радионуклидов по объему матрицы предполагается равномерным;

- трещины заменяются прямолинейными параллелепипедами, которые характеризуются своими характеристиками, в т.ч. и гидрологическими;

- водоносные горизонты или поверхностные водоемы (например, озеро), для которых возможен учет водообмена, в процессе моделирования не изменяют своего объема и другие менее значимые модельные предположения.

 
 


Рис.23.1. Модельное представление размещения хранилища, а также локальных и региональных нарушений (точечные и жирные линии)


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: