Numerical modeling of radionuclide migration in porous media with nonequilibrium sorption

When radionuclides migrate in porous media with water serving as carrier, the mechanism of sorption and desorption is not negligible. nonequilibrium conditions exist in sorption and desorption. In this paper,a numerical model of radionuclide migration with nonequilibrium sorption was developed.The algorithm of numerical descretizing and direct substituting was adopted in coupling of the convective-dispersive equation and the nonequilibrium sorption isotherm in this model ,and this makes it easier to solve the model numerically.A quantitative analysis is made for the first time that the influence of nonequilibrium sorption, represented by the rate coefficient which shows how quickly the nonequilibrium condition in sorption and desorption reaches equilibrium on the migration of radionuclide,and results show that it affects the migration perceptibly. Finally the model was verified by using the observed data of radionuclide migration test conducted in the field, and which clarified its availability.

非平衡吸附条件下双分子反应性溶质运移规律研究

针对溶质非平衡吸附特征,建立了非平衡吸附条件下双分子反应性溶质一维运移模型,考虑了在对流、弥散、吸附(平衡和非平衡)、反应(氧化反应和自然需氧量反应)耦合作用下的溶质运移过程,选用COMSOL对模型进行数值求解。研究结果表明:①非平衡吸附条件下污染物去除的第一阶段为氧化反应主导的快速修复,第二阶段为非平衡吸附主导的慢速修复;②考虑非平衡吸附可以更加精准刻画污染物拖尾效应;③化学反应速率影响数k、平衡吸附比例影响数f以及非平衡吸附速率影响数a均对污染物的去除效率产生显著影响,且a的影响程度与平衡吸附占总吸附比例f相关,佩克莱数Pe影响较小;④在k,a,f较小且Pe较大的情况下,拖尾效应较为严重,必须考虑非平衡吸附。

核素迁移的二维非平衡吸附数值模式研究

为了进一步研究核素在孔隙介质中的迁移规律，本文将水动力弥散方程与核素在孔隙介质中非平衡吸附关系式相耦合，建立了非平衡吸附数值模式，并给出了非平衡吸附数值模式中吸附解吸速率参数的获取方法．为了检验所建模式与编制的程序的正确性，利用试验场（８５）Ｓｒ迁移的野外试验资料进行了计算，并与核素迁移平衡吸附数值模式的计算结果进行了对比．结果表明，二维非平衡吸附核素迁移数值模式能够更好地描述核素迁移实际．

非平衡吸附对核素迁移的影响及平衡速率参数的确定

放射性核素以水为载体在多孔介质中迁移时，吸附和解吸作用不容忽视吸附和解吸是一非平衡过程．非平衡状态下吸附和解吸达到平衡的快慢程度可以用平衡速率参数ａ来表征本文首次定量分析了非平衡吸附对核素迁移的影响，提出基于室内分配系数实验求取ａ值的方法，并将室内实验得出的ａ值同原位核素迁移试验拟合值进行比较；结果表明用此方法求出的ａ值可作为非平衡吸附核素迁移数学模型的主要参数依据。

水分周期性作用下木材的动态吸着和干缩湿胀

为了考察水分周期性作用下木材的动态吸着与干缩湿胀行为,将20mm(T)×20mm(R)×4mm(L)和20mm(T)×20mm(R)×10mm(L)的杨木(populus euramericana Cv)试材置于25℃,相对湿度在45%与75%之间正弦变化的环境中,分别在1、6和24h3个周期下测定了多个循环过程中试材含水率和弦、径向尺寸的变化情况。结果表明,试材的含水率及尺寸亦呈正弦变化趋势,但是二者在相位上均滞后于相对湿度的变化;随着周期的增加,含水率及尺寸的振幅有所增加,相位滞后有所下降,而试材厚度的增加具有相反的作用;在动态条件下,试材亦存在吸湿滞后和膨胀滞后,其水分吸着系数和湿度膨胀系数与周期正相关,与试材厚度负相关;前期研究基于针叶材提出的动态吸着模型,对于阔叶树种及不同的试材厚度,均获得了良好的模拟效果。