А. Г. Кеслер Северский государственный технологический институт Комплексное исследование

Вид материала

Исследование

Подобный материал:

• Дмитрий иванович менделеев и санкт-петербургский технологический институт, 95.43kb.
• Расчетно-экспериментальное исследование гидромеханических и тепловых процессов в псевдоожиженном, 330.15kb.
• Горинов Артём Валериевич Одномоментное комплексное рентгенологическое исследование, 264.67kb.
• Кубанский государственный аграрный университет кубанский государственный технологический, 51.16kb.
• «Исследование процесса плавки окатышей при дуговом нагреве в печи с полыми электродами, 355.39kb.
• В. А. Тумольский московский инженерно-физический институт (государственный университет), 27.44kb.
• Обсессивно-компульсивное расстройство: комплексное психопатологическое и психометрическое, 364.76kb.
• Н. Я. Засядкович московский инженерно-физический институт (государственный университет), 24.19kb.
• Автореферат диссертации на соискание ученой степени, 672.11kb.
• Кемеровский технологический институт пищевой промышленности э. Г. Винограй основы общей, 3787.75kb.

А.Н. Жиганов, М.Д. Носков, А.Д. Истомин, А.Г. Кеслер

Северский государственный технологический институт


Комплексное исследование безопасности
захоронения жидких радиоактивных отходов
в глубоких геологических формациях


В работе представлены результаты комплексного исследования поведения жидких радиоактивных отходов и их компонентов в подземных водах. На основе экспериментальных данных и результатов наблюдения за состоянием полигона глубинного захоронения была разработана математическая модель и проблемно-ориентированное программное обеспечение. С помощью компьютерного моделирования исследованы условия безопасности подземного захоронения радиоактивных отходов в зависимости различных факторов.


Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) осуществляется на специальных площадках – полигонах [1]. В пределах полигона создается система нагнетательных скважин, через которые происходит удаление ЖРО в глубокозалегающие пласты-коллекторы. Нагнетание кислых ЖРО осуществляется периодически, через специально оборудованные скважины и состоит из нескольких этапов нагнетания, разделенных периодами простоя скважины. Совместная фильтрация ЖРО и пластовых вод в пласте-коллекторе сопровождается большим числом взаимосвязанных неравновесных физико-химических процессов [2], которые могут привести как к усилению, так и к замедлению миграции радионуклидов. Для обеспечения безопасной эксплуатации полигонов глубинного захоронения ЖРО требуется контролировать и прогнозировать состояние пласта-коллектора. Сложность рассматриваемой системы приводит к необходимости использования компьютерного моделирования для прогноза динамики теплового поля и распределения радионуклидов в пласте-коллекторе.

Для исследования процессов, происходящих в пласте-коллекторе, при глубинном захоронении кислых РАО и обеспечения безопасной эксплуатации полигонов глубинного захоронения была разработана комплексная физико-химическая модель [3]. Модель описывает фильтрацию жидкости и связанный с ней конвективный тепло- массоперенос, гидродинамическую дисперсию, кондуктивный теплообмен, радиоактивный распад и сопровождающее его энерговыделение, перераспределение радионуклидов между раствором и породой, ассоциацию-диссоциацию кислот, взаимодействие кислот с вмещающей породой, радиационно-химическое и термохимическое разложение кислот. Совокупность процессов, определяющих перераспределение радионуклидов между жидкой и твердой фазами (сорбция, выпадение в виде самостоятельной фазы, соосаждение с вновь образованными минералами) описывается, как сорбция с зависящим от температуры и pH коэффициентом распределения. На основе математической модели был создан численный алгоритм и разработано проблемно-ориентированное программное обеспечение. С помощью программного обеспечения были проведены исследования динамики распределения тепловых и радиационных полей в окрестности одиночной нагнетательной скважины. Адекватность предложенной модели и достоверность моделирования распределения радионуклидов и температуры в пласте-коллекторе подтверждается хорошим соответствием экспериментально измеренной и рассчитанной температуры в наблюдательной скважине на различные моменты времени.

Результаты моделирования показали, что при существующей технологической схеме основная активность сосредоточена в уксуснокислой зоне вблизи нагнетательной скважины. Это связано с длительностью периодов простоя скважины, повышенной активностью уксуснокислых растворов, а также положительной обратной связью между разложением кислот, увеличением температуры и переходом радионуклидов в твердую фазу. Накопление радионуклидов приводит к более интенсивному разогреву уксуснокислой области и увеличением скорости радиационно-химического и термохимического разложения кислот. Рост температуры и pH среды ведет к интенсификации перехода радионуклидов из раствора в твердую фазу. Таким образом, в окрестности нагнетательной скважины имеет место самоорганизация, следствием которой является формирование термогеохимического барьера, препятствующего распространению радионуклидов в подземных водах.


Список литературы

1. Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов. – М.: ИздАТ, 1994. 256 с.
   
2. Захарова Е.В., Каймин Е.П., Дарская Е.Н. и др. Роль физико-химических процессов при долговременном хранении жидких радиоактивных отходов в глубинных пластах-коллекторах. – Радиохимия, 2001, т.43, №2, с.378–380.
   
3. Жиганов А.Н., Носков М.Д., Истомин А.Д. и др. Моделирование динамики радиационных и тепловых полей при глубинном захоронении жидких отходов. //Атомная энергия, т.92, вып.6, 2002, с 451–455.