放射性沙粒輸運及阻擋技術(shù)數(shù)值模擬研究.pdf

1、伴隨著核技術(shù)發(fā)展,放射性廢物引起的環(huán)境污染問題日益受到人們的關(guān)注。要評估放射性對環(huán)境的影響,首先要了解放射性核素在環(huán)境中的運移規(guī)律。在干旱與半干旱戈壁地區(qū),大風(fēng)和多風(fēng)的氣象條件會導(dǎo)致地面被放射性沾染的沙粒遷移擴散,污染周邊環(huán)境。為防止污染區(qū)域擴大,應(yīng)采取必要措施加以阻擋攔截。為了找到合理的阻攔措施,需要了解放射性沙粒的遷移規(guī)律,并且評估阻攔措施的效果。通過現(xiàn)場取樣分析,發(fā)現(xiàn)放射性核素多以沉降灰或核素化合物形式與沙粒結(jié)合,而且其核素濃度與

2、沙粒粒徑密切相關(guān)。因此,文章將沙粒作為放射性核素的載體,先得到沙粒的遷移規(guī)律,再結(jié)合核素濃度與粒徑的關(guān)系,最終得到放射性核素的遷移規(guī)律。
　　采用fluent建立風(fēng)沙輸運模型,獲得沙粒運移的基本規(guī)律,與風(fēng)洞實驗數(shù)據(jù)基本符合,證明了模型的正確性。結(jié)合風(fēng)沙流中單寬輸沙率的概念,定義了核素輸送率,用來表征放射性核素的輸運規(guī)律。對于阻攔措施,參照風(fēng)沙防治措施,考慮到材料、運輸、成本及其使用壽命等方面因素,選取了采用當(dāng)?shù)氐[石、土壤、沙粒構(gòu)建

3、的擋風(fēng)墻作為放射性沙粒的阻攔措施,其具有成本低、容易就地取材、使用壽命長、無需長期維護的優(yōu)勢。理論分析了擋風(fēng)墻防風(fēng)固沙的基本原理,在風(fēng)沙輸運模型中加入擋風(fēng)墻,分析不同條件下其擋風(fēng)、阻沙、阻攔放射性核素的性能,并分別提出了評估性能的方法;改變風(fēng)速、擋風(fēng)墻高度和坡度等參數(shù),確定其對擋風(fēng)墻阻攔效果的影響。結(jié)果表明:核素137Cs輸送率垂向分布整體呈指數(shù)遞減關(guān)系,在靠近地面處形成輸送率峰值;不同風(fēng)速下核素137Cs輸送率垂向分布變化趨勢相同,不

4、同之處在于風(fēng)速越高,輸送率整體變大,而且輸送率峰值所處的高度增高;采用風(fēng)場減速率、阻沙率、放射性核素阻攔率評價擋風(fēng)墻的阻攔效果;不同風(fēng)速下?lián)躏L(fēng)墻的擋風(fēng)效果相似,風(fēng)速越大,阻沙和阻攔核素效果越差;同一風(fēng)速,不同高度的擋風(fēng)墻擋風(fēng)效果基本相似,高度越高,阻沙和阻攔核素效果越好;迎風(fēng)面坡度越陡,擋風(fēng)墻的擋風(fēng)、阻沙和阻攔核素效果越好;背風(fēng)坡面坡度對擋風(fēng)墻的擋風(fēng)、阻沙和阻攔核素效果影響不明顯。因而在實際建造中應(yīng)該盡量提高擋風(fēng)墻高度,并且使得其迎風(fēng)面