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数值模拟在高放废物处置中的应用:放射性核素迁移机制及其影响因素
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作者 段先哲 毕文婷 +6 位作者 李南 豆佳乐 邵冰清 汪佳伟 吴鹏 黄欢 唐振平 《化工进展》 北大核心 2025年第9期5391-5405,共15页
核能的开发与利用产生大量高放废物,这些废物具有强放射性、高毒性、热量显著并且半衰期长,很难用传统的物理、化学、生物手段有效去除。目前,深地质处置被广泛认为是高放废物最有效的处理方案,其安全评估的关键在于深入研究放射性核素... 核能的开发与利用产生大量高放废物,这些废物具有强放射性、高毒性、热量显著并且半衰期长,很难用传统的物理、化学、生物手段有效去除。目前,深地质处置被广泛认为是高放废物最有效的处理方案,其安全评估的关键在于深入研究放射性核素在地下水中的迁移行为。近年来,数值模拟技术与高放废物处置不断深入结合,以计算机驱动的数值模拟在高放废物处置核素迁移领域取得了巨大进展。本研究通过广泛的文献调研,介绍了高放废物处置中核素迁移的机制与过程,回顾了该领域的数值模拟研究经验,并归纳总结了核素迁移的影响因素,同时对未来高放废物地质处置中核素迁移研究的发展方向提出了展望。研究结果表明,核素迁移模型的选择应综合考虑研究区域的规模和裂隙发育程度;核素的形态与性质是决定核素迁移行为的关键因素,而岩石裂隙网络、胶体存在、地下水成分等因素会显著影响核素的迁移路径和速率。尽管取得了显著进展,数值模拟在实际应用中仍面临诸多挑战,如精确模拟多尺度、多相流动,处理复杂地质结构和异质性材料等。此外,模型验证和不确定性分析也是亟待解决的重要问题。未来研究应着力优化数值模型,提高模拟精度,推动多学科交叉研究,以更好地应对高放废物处置中核素迁移的复杂性和不确定性。 展开更多
关键词 高放废物 深地质处置 数值模拟 放射性迁移 安全评价 地下水环境
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磷酸镁水泥应急固化模拟放射性核素^(90)Sr 被引量:6
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作者 张时豪 汪宏涛 +2 位作者 丁建华 姜自超 戴丰乐 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1040-1045,1073,共7页
以重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂为原料制备磷酸镁水泥(MPC)快速固化模拟放射性核素^(90)Sr。研究了龄期对磷酸镁水泥固化体抗压强度的影响、不同Sr掺量对磷酸镁水泥固化体体积收缩的影响和不同温度、pH值对磷酸镁水泥固化体早期浸出性... 以重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂为原料制备磷酸镁水泥(MPC)快速固化模拟放射性核素^(90)Sr。研究了龄期对磷酸镁水泥固化体抗压强度的影响、不同Sr掺量对磷酸镁水泥固化体体积收缩的影响和不同温度、pH值对磷酸镁水泥固化体早期浸出性能影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜探讨不同龄期磷酸镁水泥固化体的物相组成及微观结构。结果表明:磷酸镁水泥固化体抗压强度在2 h^1 d增长速度最快,1 d时抗压强度达34.3 MPa;随着Sr掺量提高,磷酸镁水泥固化体收缩率增大;低温和碱性环境下磷酸镁水泥固化体累计浸出分数较高;磷酸镁水泥固化体微观结构随龄期增长而变致密,掺入Sr会阻碍磷酸镁水泥水化产物形成。 展开更多
关键词 磷酸镁水泥 固化 模拟放射性核素90sr 浸出率
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含^(137)Cs、^(90)Sr双核素的土壤废物测量分拣限值的确定
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作者 施海江 朱欣研 +6 位作者 杜晓慧 韩红臣 吕海雷 初丽丽 苗彩霞 王辰宇 孙琦 《辐射防护》 北大核心 2025年第S1期67-70,共4页
针对多种核素共存且各核素废物分类比活度指导值不同的情况,以^(137)Cs、^(90)Sr为代表核素制备放射性土壤标准样品确定测量分拣限值。详细介绍了方法原理、实现步骤、该方法的检验判断以及应用实践。
关键词 含^(137)Cs、^(90)sr土壤标准样品 测量分拣限值 比活度
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MC法模拟YAP:Ce闪烁体测量α放射性核素
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作者 熊超杰 刘联伟 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第6期1063-1068,共6页
使用MC程序包构建YAP:Ce闪烁体探测器的几何结构,模拟α放射性核素与YAP:Ce闪烁体材料发生相互作用产生闪烁光子进入光电倍增管的物理过程。计算放射性核素衰变产生的α粒子与闪烁体材料相互作用产生闪烁光子的物理过程以及闪烁光子在... 使用MC程序包构建YAP:Ce闪烁体探测器的几何结构,模拟α放射性核素与YAP:Ce闪烁体材料发生相互作用产生闪烁光子进入光电倍增管的物理过程。计算放射性核素衰变产生的α粒子与闪烁体材料相互作用产生闪烁光子的物理过程以及闪烁光子在闪烁晶体中吸收、反射等光学过程,统计进入光电倍增管的光子数,累计得到模拟计算的谱图。通过实测^(241)Am和^(239)Pu的能谱图对比结果表明,模拟程序计算结果准确可靠,可为闪烁体探测器测量α放射性核素的相关实验和实际应用提供技术支持和参考。 展开更多
关键词 MC模拟计算 YAP:Ce闪烁体 α放射性
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南海珠江口海区人工放射性核素^(90)Sr,^(173)Cs分布特征的研究 被引量:2
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作者 刘怀 陈炽 梁谦林 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 1989年第1期62-64,共3页
一、调查区域与分析方法 珠江口调查海区是指北起虎门、南至北纬22°00′,东起大亚湾、西至东经113°30′的海域。设水质调查站20个,表层沉积物调查站14个,采集了3个生物样品。并在8个珠江入海口门处设水质和表层沉积物调查站。
关键词 放射性 90 铯137 海洋污染 珠江口
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黄铁矿与某些放射性核素的反应路径模拟 被引量:10
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作者 康明亮 陈繁荣 +2 位作者 杨永强 吴世军 窦顺梅 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期160-166,共7页
黄铁矿是地质介质中普遍且稳定存在的矿物,由于S22-的还原性强于Fe2+,可望作为强还原剂将高价核素还原为低价态,但黄铁矿的有氧氧化会产生酸,这对放射性核素的迁移阻滞不利。本工作使用PHREEQC软件,以中国甘肃北山五一井地下水为实例,... 黄铁矿是地质介质中普遍且稳定存在的矿物,由于S22-的还原性强于Fe2+,可望作为强还原剂将高价核素还原为低价态,但黄铁矿的有氧氧化会产生酸,这对放射性核素的迁移阻滞不利。本工作使用PHREEQC软件,以中国甘肃北山五一井地下水为实例,模拟了黄铁矿还原U、Se、Tc等的反应路径。结果表明,在无氧的地下处置库氛围中,黄铁矿的存在能有效地还原高价态的U、Se、Tc,将其浓度降低至极低水平而阻滞其迁移,且反应后的溶液pH值有升高趋势。 展开更多
关键词 变价放射性 黄铁矿 反应路径 地球化学模拟 高放废物地质处置
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大亚湾海域马尾藻对放射性核素^(110m)Ag迁移转化的数值模拟 被引量:3
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作者 姚立军 韩志坚 《暨南大学学报(自然科学与医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期237-240,共4页
应用潮波方程和扩散方程计算出放射性核素110mAg在大亚湾的浓度分布,使用库室模型描述海洋生态系统动力学微分方程组,建立了海洋生物库室简化模型,得出大亚湾海域马尾藻对放射性核素110mAg的迁移转化在各网格处达到动态平衡时的浓度规律... 应用潮波方程和扩散方程计算出放射性核素110mAg在大亚湾的浓度分布,使用库室模型描述海洋生态系统动力学微分方程组,建立了海洋生物库室简化模型,得出大亚湾海域马尾藻对放射性核素110mAg的迁移转化在各网格处达到动态平衡时的浓度规律.模拟结果与实测数据基本一致,说明模型的建立及参数的选取是恰当的.该方法为预测核电站废水排放中放射性核素的对海洋生物的影响提供了科学依据. 展开更多
关键词 电站 放射性 ^110mAg 库室模型 数值模拟
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模拟土壤中γ放射性核素活度浓度测量比对 被引量:1
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作者 徐旭涛 候术果 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第2期222-224,共3页
本文介绍了本实验室采用效率曲线法和ISOCS模拟法刻度γ谱仪,并对模拟土壤进行了γ放射性核素活度浓度的测量比对工作,获得的结果与参考结果的相对偏差相比均小于20%,验证了2种方法均能满足测量要求,同时能够达到比对目的。
关键词 比对 γ放射性活度浓度 模拟土壤
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大亚湾潮流场拟谱法计算及放射性核素扩散的粒子随机行走模拟 被引量:4
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作者 陈志锋 李县法 +1 位作者 张杰 李华 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期363-370,376,共9页
基于拟谱方法计算得到大亚湾海域的潮流场,根据该潮流场的计算结果和大亚湾地区的风速实测值,利用粒子随机行走模型,对大亚湾核电站液态排出物中的放射性核素的扩散进行模拟,给出了放射性核素随风、潮流和湍流扩散的相对浓度分布和放射... 基于拟谱方法计算得到大亚湾海域的潮流场,根据该潮流场的计算结果和大亚湾地区的风速实测值,利用粒子随机行走模型,对大亚湾核电站液态排出物中的放射性核素的扩散进行模拟,给出了放射性核素随风、潮流和湍流扩散的相对浓度分布和放射性核素的浓度分布中心在大亚湾海域的轨迹。这些结果可为大亚湾核电站液态排出物的合理排放提供参考信息,为排出物中的放射性核素对周边辐射环境安全的可能影响提供参考信息。 展开更多
关键词 粒子随机行走模拟 放射性扩散 拟谱方法 大亚湾电站
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放射性污染场地土壤-地下水核素迁移扩散耦合模拟研究 被引量:1
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作者 曹凤波 葛佳亮 +2 位作者 李梦姣 连国玺 陈柏迪 《中国矿业》 2021年第S01期452-455,共4页
为准确模拟预测放射性污染场地核素在土壤-地下水中动态迁移扩散的全过程,本文基于土壤及地下水中核素迁移扩散的数学模型,以Hydrus获取的动态核素浓度变化作为传递变量,代替GMS模型中固定源项,建立土壤-地下水核素迁移扩散的耦合模型,... 为准确模拟预测放射性污染场地核素在土壤-地下水中动态迁移扩散的全过程,本文基于土壤及地下水中核素迁移扩散的数学模型,以Hydrus获取的动态核素浓度变化作为传递变量,代替GMS模型中固定源项,建立土壤-地下水核素迁移扩散的耦合模型,为我国放射性污染场地的地下水环境影响评价及污染治理的准确评价提供技术支持。 展开更多
关键词 包气带 Hydrus GMS 地下水 放射性迁移 数值模拟
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放射性核素在地下介质中迁移机理与模型研究 被引量:16
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作者 马腾 王焰新 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期78-82,共5页
介绍了铀尾矿库的物理、化学概念模型和其中重金属、放射性核素迁移的一般过程 ;论述了沉淀作用、络合作用和胶体作用对放射性核素迁移的影响 ;重点讨论了描述吸附作用的离子交换模型和表面络合模型的建模机理 ;对定量模拟放射性核素迁... 介绍了铀尾矿库的物理、化学概念模型和其中重金属、放射性核素迁移的一般过程 ;论述了沉淀作用、络合作用和胶体作用对放射性核素迁移的影响 ;重点讨论了描述吸附作用的离子交换模型和表面络合模型的建模机理 ;对定量模拟放射性核素迁移行为的 Kd模型、表面络合模型及“反应 -运移模型”的应用进行了评述。 展开更多
关键词 放射性 迁移 地下介质 模拟
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放射性核素迁移的包气带-饱和带耦合模拟研究
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作者 张雪 胡继华 +1 位作者 施晓文 王小元 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期514-522,共9页
为了使地下水环评结果更加真实,通过试验和拟三维方法数值模拟开展包气带-饱和带耦合模拟工作。为进一步说明包气带对核素迁移的迟滞(延迟和滞留)作用,开展了不考虑包气带的模拟并与耦合模拟结果对比。结果表明:(1)由于包气带对核素迁... 为了使地下水环评结果更加真实,通过试验和拟三维方法数值模拟开展包气带-饱和带耦合模拟工作。为进一步说明包气带对核素迁移的迟滞(延迟和滞留)作用,开展了不考虑包气带的模拟并与耦合模拟结果对比。结果表明:(1)由于包气带对核素迁移的迟滞作用,吸附性较强的Se-79、Pd-107、Cs-135和Sn-126迁移至潜水面处的浓度远小于泄漏的放射性液体核素浓度,所致公众食入年待积有效剂量已小于剂量限值0.1 mSv,只有吸附性较弱的C-14所致公众食入年待积有效剂量大于0.1 mSv,需进行耦合模拟;(2)C-14在对流作用下不断向下游迁移,在弥散作用下污染范围逐渐增大,在地下水稀释及衰变、吸附作用下浓度逐渐降低。通过耦合模拟得到的地下水中放射性核素所致公众食入年待积有效剂量小于剂量限值0.1 mSv;(3)包气带对核素迁移的迟滞作用使地下水中C-14的浓度大大降低、迁移距离明显变小:地下水中C-14峰值浓度在考虑包气带时为2.15 Bq/L,不考虑包气带时为9.4×10^(4) Bq/L;事故发生后第1、5和10年,考虑包气带时C-14迁移距离分别为1.5 m、4 m和4.2 m,不考虑包气带时分别为3 m、12 m和17 m。 展开更多
关键词 拟三维 放射性 包气带 地下水 耦合模拟
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90Sr在微风化二长花岗岩中迁移实验及模拟研究 被引量:1
13
作者 王瑞青 陈超 +2 位作者 谢添 陈文杰 朱君 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期258-263,I0003,共7页
采用加压的方式,利用动态柱实验方法,通过3H、90Sr在微风化二长花岗岩中的穿透曲线,研究了90Sr在微风化二长花岗岩中的迁移规律,获得90Sr在微风化二长花岗岩中的迁移参数。实验中控制流速为1 mL/h,3H总活度为10^(4)Bq,迁移实验进行了120... 采用加压的方式,利用动态柱实验方法,通过3H、90Sr在微风化二长花岗岩中的穿透曲线,研究了90Sr在微风化二长花岗岩中的迁移规律,获得90Sr在微风化二长花岗岩中的迁移参数。实验中控制流速为1 mL/h,3H总活度为10^(4)Bq,迁移实验进行了120 h,3H浓度峰值出现在8.0 h,活度浓度峰值为213.4 kBq/L,穿透曲线无明显拖尾现象;90Sr总活度为5×10^(4)Bq,迁移实验进行了132 d,90Sr浓度峰值出现在27.4 d,活度浓度峰值为46.26 kBq/L,浓度下降阶段呈现明显的拖尾现象。利用数值模拟方法,基于3H的穿透曲线计算得到微风化二长花岗岩的垂向弥散度为3.03 cm;对比了平衡模型、双点吸附模型、两区模型、双点吸附两区模型四种模型下90Sr在微风化二长花岗岩中的迁移拟合结果,发现四种模型拟合结果相差较大,其中双点吸附两区模型通过引入非流动区含水量、溶质交换一级速率系数、非平衡吸附一级速率系数等参数能够更好地描述核素在微风化二长花岗岩介质迁移过程中的拖尾现象。结果表明:90Sr在微风化二长花岗岩中的吸附分配系数为1.23 mL/g,溶质交换一级速率系数为0.227/d,非平衡吸附一级速率系数为0.118/d。 展开更多
关键词 迁移 花岗岩 非平衡吸附 双点吸附两区模型 一级速率系数 90sr
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放射性核素迁移研究的现状(续) 被引量:5
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作者 杨明太 《核电子学与探测技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期126-128,59,共4页
In this paper,the studies and recent developments for migration of radionuclides have beenreviewed.The developments of these studies such as simulation in laboratory,analogy method,computer simulation and tracer techn... In this paper,the studies and recent developments for migration of radionuclides have beenreviewed.The developments of these studies such as simulation in laboratory,analogy method,computer simulation and tracer technique have been introduced especially. 展开更多
关键词 放射性迁移 计算机模拟 废物处置场 现状 水文地质资料 模拟研究 实验数据 技术资料 理论模型 相关学科
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源于大亚湾核电站气态排出物中的放射性核素浓度计算 被引量:3
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作者 李华 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期233-240,共8页
本文基于对大亚湾核电站气态排出物放射性核素的分析,并基于2005年11月上旬广东地区的风场,利用高斯模型对源于大亚湾核电站的放射性核素浓度进行了计算,给出了广东省区域内,特别是大亚湾、深圳、珠海和广州地区的放射性核素相对浓度分... 本文基于对大亚湾核电站气态排出物放射性核素的分析,并基于2005年11月上旬广东地区的风场,利用高斯模型对源于大亚湾核电站的放射性核素浓度进行了计算,给出了广东省区域内,特别是大亚湾、深圳、珠海和广州地区的放射性核素相对浓度分布的计算结果,为大亚湾核电站正常运行情况下对广东省区域内辐射环境影响及监测提供参考数据,为可能发生的核电站泄漏事件的监测提供参考数据。 展开更多
关键词 放射性浓度 模拟计算 大亚湾电站
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放射性废物泥浆中^(90)Sr,^(137)Cs和^(239,240)Pu的化学形态分析 被引量:6
16
作者 周崇阳 陶祖贻 +5 位作者 唐方华 郝继承 田梅 张旭东 林守群 涂伟毅 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期35-39,共5页
采用连续提取法和平行提取法分析了放射性废物泥浆中90 Sr,137Cs和2 39,2 4 0 Pu的化学形态。实验结果表明 ,90 Sr主要以碳酸盐键合态和有机物键合态存在 ,137Cs主要以残渣态存在 ,2 39,2 4 0
关键词 连续提取法 平行提取法 放射性废物 化学形态 废物处置 90 铯137 钚239 钚240 放射性
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蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的性能研究 被引量:3
17
作者 杨威 彭同江 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期49-55,共7页
基于蒙脱石具有良好的阳离子交换性能,采用静态吸附法,对阜新钙基蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的吸附条件和吸附行为进行了研究。结果表明:蒙脱石样品对Sr2+、Cs+的饱和吸附量分别为0.271mmol/g和0.780mmol/g,在较大的pH值范围(4~11)内具... 基于蒙脱石具有良好的阳离子交换性能,采用静态吸附法,对阜新钙基蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的吸附条件和吸附行为进行了研究。结果表明:蒙脱石样品对Sr2+、Cs+的饱和吸附量分别为0.271mmol/g和0.780mmol/g,在较大的pH值范围(4~11)内具有良好的吸附稳定性;蒙脱石对Sr2+、Cs+的吸附类型以阳离子交换吸附为主,符合Langmuir和Freundlich模型,但与Langmuir吻合更好,相关系数分别达到0.99924和0.99995。本实验研究对于处理低浓度的含Sr、Cs放射性废液具有重要的意义。 展开更多
关键词 蒙脱石 阳离子交换 模拟sr、Cs 吸附行为
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^(90)Y核药制备中^(90)Sr活度测量装置的模拟研究 被引量:1
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作者 韦舒泉 程伟 +1 位作者 屈卫卫 张高龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1598-1603,共6页
针对^(90)Y核药制备中^(90)Sr活度测量装置的模拟研究,本文提出了一种通过带电粒子在磁场偏转的方式来确定^(90)Y核药中^(90)Sr含量的方法,并讨论探测器各参数对测量结果的影响。采用基于蒙特卡罗的Geant4模拟工具分别构建点源和体积源... 针对^(90)Y核药制备中^(90)Sr活度测量装置的模拟研究,本文提出了一种通过带电粒子在磁场偏转的方式来确定^(90)Y核药中^(90)Sr含量的方法,并讨论探测器各参数对测量结果的影响。采用基于蒙特卡罗的Geant4模拟工具分别构建点源和体积源2种发射模型,利用2个探头统计受磁场偏转后的β粒子个数,根据^(90)Y和^(90)Sr核素β衰变谱的特征反推出2种核素的含量。结果表明:使用该方法理论上可以确定^(90)Y微球中^(90)Sr含量,但不同的探测器参数对模拟结果存在较大影响,通过优化探测器材料选择、探测器尺寸以及摆放位置等参数可提高测量的精度。 展开更多
关键词 ^(90)Y微球 ^(90)sr活度 磁谱仪 蒙特卡罗 GEANT4 Β衰变 含量
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日本福岛核事故海水中放射性核素扩散模型研究 被引量:3
19
作者 高常飞 刘军 《安徽农业科学》 CAS 2014年第11期3330-3333,共4页
[目的]研究日本福岛核事故放射性废水对海洋环境的影响。[方法]根据已知排放量的放射性核素Cs-137,通过扩散定律建立物理模型进行数学模拟,预测放射性核素浓度与排放点距离及时间的变化规律。[结果]放射性废水最初在福岛周围海域的放射... [目的]研究日本福岛核事故放射性废水对海洋环境的影响。[方法]根据已知排放量的放射性核素Cs-137,通过扩散定律建立物理模型进行数学模拟,预测放射性核素浓度与排放点距离及时间的变化规律。[结果]放射性废水最初在福岛周围海域的放射性核素Cs-137浓度很大,在排放结束后一段时间内随着核素的扩散稀释作用,海水中Cs-137浓度迅速减小,但较低剂量核素将持续存在。[结论]该研究为福岛核事故对海洋生态环境影响及人类照射危害提供理论依据。 展开更多
关键词 福岛事故 扩散定律 数学模拟 放射性
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^(90)Sr、^(237)Np、^(238)Pu和^(241)Am在含水层中迁移的模拟实验 被引量:12
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作者 郭择德 李书绅 +3 位作者 邓安 杨端节 程金茹 刘力 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期19-25,共7页
在中国辐射防护研究院野外试验场的地下研究设施内进行了 90 Sr、2 3 7Np、2 3 8Pu和 2 41Am在含水层介质中迁移的模拟实验。实验用的非扰动原状土柱取自地下研究设施内的含水层 ,实验用水为地下水。实验结果表明 ,试验场含水层介质对 2... 在中国辐射防护研究院野外试验场的地下研究设施内进行了 90 Sr、2 3 7Np、2 3 8Pu和 2 41Am在含水层介质中迁移的模拟实验。实验用的非扰动原状土柱取自地下研究设施内的含水层 ,实验用水为地下水。实验结果表明 ,试验场含水层介质对 2 3 8Pu和 2 41Am具有很强的吸附能力 ,对 2 3 7Np的吸附能力相对次之 ,对 90 Sr的吸附能力相对较弱。在实际水流速为 6 .13cm/ d条件下 ,经过 5 2 7.5天 ,各核素的活度浓度峰分别迁移了 16 cm(90 Sr)、3.9cm(2 3 7Np)、小于 0 .2 cm(2 3 8Pu和 2 41Am)。采用核素二维迁移方程和本文提出的核素从源层释放的洗脱模型对浓度分布进行了拟合 ,得到了核素迁移参数 。 展开更多
关键词 90 镎237 钚238 镅241 迁移 模拟实验 含水层 安全评价 放射性废物 近地表处置
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