汉福特场区反应堆安全封存分析

美国汉福特场区的9座生产堆(B、C、D、DR、F、H、KE、KW和N)属于天然铀石墨水冷堆。1993年,美国能源部决定将8座生产堆(B堆除外)进行中间安全贮存(封存),封存期为75年;B反应堆作为历史博物馆永久保存,并向公众开放。截至2013年,美国已先后成功完成C、F、DR、D、H、N反应堆的安全封存,KE、KW堆的安全封存将在随后几年完成。文章以C反应堆的安全封存为例,介绍了反应堆安全封存的实施等内容。

采空区碳封存条件下CO_(2)-水界面特性及溶解传质规律

采空区CO_(2)封存作为解决煤炭行业碳排放难题的重要负碳技术储备,在采空区废弃资源二次利用、CO_(2)封存等方面具有广泛的应用前景。利用原位界面张力测定仪开展了不同温压、地层水矿化度及阳离子溶液类型对CO_(2)地层水系统的界面张力(IFT)影响规律实验,明晰了CO_(2)注入含水碎胀煤岩体中的气液界面扩散效应,并将基于统计缔合理论结合兰纳−琼斯势能模型的状态方程(SAFT-LJ状态方程)与密度梯度理论(DGT)结合预测了IFT理论值;利用自主研发的地质封存地化反应模拟实验平台对相同条件下的CO_(2)溶解性进行了探究实验,得到了采空区储层环境下CO_(2)溶解度变化特征,采用D-S模型计算了对应CO_(2)溶解度理论值。实验结果表明:环境温度一定时,采空区储层压力与IFT呈线性负相关关系,储层温度升高,IFT相应增加,但变化幅度较小;温压条件一定时,矿化度与IFT存在正相关性,且在本实验范围内,低压、高温、高矿化度会促使IFT升高;CO_(2)−盐溶液之间的IFT呈现出随着阳离子价态升高而增大的现象(K^(+)<Na^(+)<Ca^(2+)<Mg^(2+));采空区储层压力与CO_(2)溶解度呈正相关关系,当温度为25℃、纯水条件下,压力由0.5 MPa增至2.5 MPa,对应CO_(2)溶解度由0.1627 mol/kg升至0.7141 mol/kg;CO_(2)溶解度随着温度与矿化度的升高而降低;相同质量分数下,一价阳离子溶液(NaCl、KCl)比二价阳离子溶液(CaCl_(2)、MgCl_(2))可溶解更多的CO_(2)。注入采空区中的游离相CO_(2)克服界面张力通过扩散溶解传质作用打破了采空区地层的地球化学平衡,通过明确环境温压条件、采空区水环境对IFT及CO_(2)溶解度的影响规律,阐明CO_(2)地层水气液界面效应及溶解传质机理,以期为采空区CO_(2)封存安全性及封存量评估提供理论基础。

CO_(2)地质封存风险分析的多场耦合数值模拟技术综述

二氧化碳捕集、利用和封存是现阶段被广泛认可的减少二氧化碳排放最有效的途径之一,是助力我国实现2060年碳中和目标的重要措施.在二氧化碳地质封存过程中,储层−盖层系统多场耦合数值模拟是认识二氧化碳长期封存过程和论证封存安全性的核心技术.文章对二氧化碳地质封存储层−盖层系统风险分析的流固热化多场耦合数值模拟技术进行了全面综述,首先给出二氧化碳地质封存多场耦合问题的数学模型,其基本控制方程包括应力平衡方程、质量和能量守恒方程、化学反应和本构关系等;其次总结了全耦合、迭代耦合、弱耦合、显式耦合和拟耦合等常用的耦合问题数值解法;然后介绍了CO_(2)泄漏、地表变形、断层活化和裂缝拓展等地质风险的分析方法;最后针对当前我国二氧化碳地质封存数值模拟技术面临的主要问题,对未来的研究方向给出了建议.论文能够为CO_(2)地质封存场地尺度的相关研究提供有价值的参考.

CO_2地质封存泄漏研究进展

CO_2地质封存(GCS)是一项将CO_2注入并且永久封存于地下含水层或废弃油气储层等地质体内的CO_2减排技术。由于场地地质条件和人类开发活动导致的不确定性,注入储层的CO_2可通过泄漏废弃井、断层或裂缝以及盖层的"薄弱带"等途径发生泄漏。基于对国内外文献的广泛调研,综述了GCS泄漏及封存安全的研究进展。CO_2沿钻井泄漏一般是因为化学或力学作用导致CO_2沿钻井环空水泥、井筒桥塞或围岩破碎带发生泄漏。CO_2注入储层可能导致盖层破裂,激活原本闭合的断层或断层面滑动。CO_2沿断层/裂缝泄漏主要受有效渗透率、裂缝开度等因素影响。盖层泄漏的方式可归纳为渗透泄漏、扩散泄漏和沿裂隙泄漏3种。CO_2透过盖层的扩散泄漏对于大时空尺度CO_2地质封存泄漏评估不应忽视。CO_2泄漏通常会导致受影响的含水层内地下水的p H值减小、盐度升高、离子增多等地球化学响应,甚至存在自由态CO_2。含水层内流体压力和地球化学特征可用于有效监测封存CO_2、咸水与其他流体的泄漏。GCS泄漏研究目前还十分有限,我国尤其缺乏泄漏的定量研究。

放射性废液贮槽安全整治研究

某核设施放射性废液暂存系统经多年运行已严重老化,且原设施建造标准较低,存在室外雨水渗透造成放射性核素扩散的风险。本文根据放射性废液贮槽源项调查数据,结合设施土建及配套条件现状,提出几种底泥回取和处理方案并进行比选,分析了各方案在关键设备、辐射安全等方面的优、缺点,给出了废液贮槽安全封存方案,对类似核设施退役或安全整治具有一定的借鉴意义。

碳中和目标下CCUS安全和环境监测评估技术

CO_(2)安全和环境监测是CCUS项目的必要组成部分,是衡量CCUS项目成败的关键。CCUS涉及过程、多空间以及长时间的复杂流程,文章有针对性和系统性地提出了安全和环境监测以及评估技术,保证监测与评估过程以及结果的准确性,向公众、决策者和监管者表明,CCUS项目的有效性、持续性、安全性,能够成为碳减排的有效手段。根据CO_(2)地质封存项目安全和环境监测的目的,提出了具体监测方案、全方位多层次的监测体系以及评估办法,实现对封存CO_(2)的安全和环境的全面监测,并为碳交易提供现场监测数据支撑。

大型石墨反应堆退役策略研究

大型石墨反应堆由于废石墨放射性活度大,处理处置工艺不成熟,拟采用延迟拆除策略,而长期安全封存就得有效控制放射性物质外溢、抵御地下水浸入、堆芯支承可靠、便于检测和监督等。