基于CFD扩散模型铀尾矿库氡扩散规律及防护措施研究

发布时间：2023-04-26 02:30

　　目前,坚定不移推动核电产业的发展是确保我国能源安全、促进能源布局优化升级的必然要求,但在经济由快速增量转向高质量发展的背景下,如何更加安全高效的发展核电成为重要议题。为紧跟核电快速发展的趋势,我国对铀的需求量不断攀升,与此同时国际上铀的价格持续上涨,国内外的需求和价格矛盾推动我国铀矿的开采工作。铀矿开采和冶炼过程中针对尾渣和碎石通常采用筑坝拦截谷口或围地的方式对其进行就地覆盖堆积,形成铀尾矿库。尾矿库中通常含有大量放射性核素,其中氡造成的辐射危害最大。铀尾矿库中的氡元素作为长寿命核素,从铀尾矿库覆土中析出进入到大气中,在水平风速作用下通过湍流机制向浓度低区域扩散,核素粒子在扩散过程中沉积在地面、植被,通过吸入、外照射和食入的方式对居民和工人造成辐射危害,致使铀尾矿库区域存在重大的安全隐患问题。因此,为切实解决铀尾矿库成为核工业系统中对周边环境和人员造成危害的突出安全隐患问题,对铀尾矿库中核素氡在土壤和大气中的扩散模型和扩散规律展开研究,对铀尾矿库的退役治理和环境保护具有重要意义。鉴于此,本文开展了以下工作并取得了一定进展。(1)系统阐述了铀尾矿库的放射性氡析出、氡大气扩散以及CFD相关...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多孔介质氡析出研究现状
        1.2.2 放射性核素大气扩散研究现状
        1.2.3 基于CFD放射性氡扩散研究现状
    1.3 研究目标与内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 技术路线和创新点
        1.4.1 技术路线
        1.4.2 本文特色和创新点
第2章 研究理论基础
    2.1 氡析出的理论基础
        2.1.1 可迁移氡的产生
        2.1.2 土壤中氡的扩散—渗流迁移
    2.2 氡大气扩散理论基础
        2.2.1 氡大气扩散影响因子分析
        2.2.2 大气中氡扩散理论
    2.3 计算流体力学理论基础
        2.3.1 CFD概述
        2.3.2 数值求解方法
    2.4 本章小结
第3章 氡在覆土中扩散的数值模拟
    3.1 覆土模型和边界条件
    3.2 主控方程
        3.2.1 动量方程的修正
        3.2.2 湍流方程
        3.2.3 氡浓度输运方程
    3.3 参数确定
        3.3.1 CFD-DEM耦合技术
        3.3.2 多孔介质参数确定
        3.3.3 初始化参数
    3.4 数值模拟结果
        3.4.1 覆土底面入口通量对氡通量分布的影响
        3.4.2 覆土中扩散系数对氡通量分布的影响
        3.4.3 降水对氡通量分布的影响
    3.5 覆土厚度对铀尾矿退役治理的影响
        3.5.1 覆土高度与入口通量的关系
        3.5.2 实测数据对比验证
    3.6 本章小结
第4章 基于CFD分相核素计算方法下氡扩散规律研究
    4.1 研究对象
    4.2 物理模型
        4.2.1 三维复杂地形建模
        4.2.2 网格划分
        4.2.3 计算模型的观测面
    4.3 基于CFD核素分相模拟方法
        4.3.1 核素分相模拟概述
        4.3.2 流场基本假设
        4.3.3 初始条件和边界条件
        4.3.4 计算工况
    4.4 数值模拟计算结果
        4.4.1 风速对氡扩散的影响
        4.4.2 扩散系数对氡扩散的影响
        4.4.3 下垫面粗糙度对氡扩散的影响
        4.4.4 核素粒子迁移的轨迹分布
    4.5 本章小结
第5章 铀尾矿库氡环境污染评价
    5.1 环境效应评价
    5.2 辐射防护安全距离评价
    5.3 铀尾矿库安全防护措施
        5.3.1 降低氡析出率
        5.3.2 抑制氡及核素粒子扩散能力
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3801553