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文檔簡(jiǎn)介
1、為了分析我國(guó)高放廢物地下處置庫(kù)預(yù)選場(chǎng)址-甘肅北山地區(qū)選址條件的理論和技術(shù)可行性,課題組采用我國(guó)高放廢物地下處置庫(kù)預(yù)選場(chǎng)址-甘肅北山地區(qū)花崗巖石塊體,加工組合成規(guī)則裂隙巖體實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,設(shè)置邊界熱源和裂隙滲流,模擬裂隙水滲流與傳熱之間的相互作用。作為該室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)的前期理論研究,本文在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)單裂隙巖體滲流-傳熱耦合進(jìn)行了解析求解;對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)P瓦\(yùn)用TOUGH2計(jì)算軟件和WINgridder、MATLAB等前后處理軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)P瓦M(jìn)行
2、了數(shù)值模擬;對(duì)裂隙巖體滲流-傳熱耦合的特性參數(shù)進(jìn)行了分析;對(duì)高放廢物地下處置庫(kù)預(yù)選場(chǎng)址-甘肅北山地區(qū)選址進(jìn)行了數(shù)值模擬。
結(jié)論表明:滲流作用下的對(duì)流傳熱對(duì)熱傳導(dǎo)影響顯著,當(dāng)熱傳導(dǎo)遇到裂隙水時(shí),大量的熱量被裂隙水帶走,溫度急劇下降,熱量梯度降低:豎向裂隙水在流動(dòng)的過程中,也被溫度場(chǎng)加熱,其溫度逐漸升高,從而傳遞熱量的“橋梁”作用增強(qiáng),模型下部的熱量傳遞較快,產(chǎn)生溫度曲線的上翹,形成熱量“繞流效應(yīng)”;溫度的上升也伴隨著裂隙水體
3、積的膨脹和裂隙水的相變,當(dāng)裂隙水的溫度趨近或超過100℃時(shí),部分裂隙水汽化,孔隙水壓顯著升高,從而增加了部分巖體應(yīng)力,不利于巖體的穩(wěn)定。
裂隙開度,加熱功率、裂隙流速、裂隙流量和加熱時(shí)長(zhǎng)是影響滲流-傳熱耦合的重要因素。在較短的加熱時(shí)間里,熱傳導(dǎo)和裂隙水滲流沒有交匯,各自發(fā)揮作用,溫度線呈現(xiàn)圓弧狀曲線。而在加熱很長(zhǎng)的時(shí)間里,熱傳導(dǎo)和裂隙水滲流相互耦合,溫度線更趨近于直線;加熱功率的提高,不但提高了巖體總體溫度,也增加了熱流梯
4、度,提高了溫度極值點(diǎn):在流量不變的情況下,裂隙開度的變化對(duì)熱傳導(dǎo)影響不大。這種情況下,裂隙開度的增大實(shí)際上是在增大滲流面積的情況下,降低了裂隙滲流流速,使巖體整體的溫度會(huì)有些許的增加;在滲流速度不變的情況下,裂隙開度的變化對(duì)熱傳導(dǎo)產(chǎn)生顯著影響,裂隙開度的增大顯著增大了流量,從而帶走了更多的熱量;輸入流量增大,會(huì)帶走更多的熱量,從而降低巖體的整體溫度,但是裂隙流量只能在順熱傳導(dǎo)方向產(chǎn)生影響。
結(jié)合相關(guān)材料對(duì)甘肅北山核廢料處置
5、庫(kù)預(yù)選區(qū)模擬可以得出,由于核廢料的放熱量有限,短期內(nèi)貯存核廢料對(duì)環(huán)境,特別是對(duì)地下水環(huán)境的影響較小,但是在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),核廢料會(huì)由于其環(huán)境的封閉性而導(dǎo)致熱量的集聚,核廢料處置庫(kù)周邊高溫區(qū)主要集中在周邊半徑50m范圍內(nèi)。裂隙水的存在使得熱量更多的向裂隙水滲流方向流動(dòng),對(duì)熱傳導(dǎo)起到了導(dǎo)向作用。在花崗巖中存在少量含水裂隙對(duì)核廢料處置庫(kù)溫度場(chǎng)的影響不大。核廢料處置庫(kù)周邊環(huán)境溫度的變化與核廢料衰變產(chǎn)生的熱量息息相關(guān),周邊環(huán)境溫度變化規(guī)律與核廢料衰
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