Исследование процессов тепломассопереноса при инжекции многокомпонентного радиоактивного раствора в пласт-коллектор

• Автор: Гюнтер, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Стерлитамак
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ С РАСТВОРЕННЫМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
1.1. Процессы тепломассопереноса при фильтрации многокомпонентного радиоактивного раствора в пористом пласте

1.2. Задача массопереноса для радиогенного семейства

1.2.1. Математическая постановка задачи массопереноса

1.2.2. Разложение по асимптотическому параметру

1.2.3. Математическая постановка задачи в нулевом приближении

1.2.4. Нулевое приближение как решение усредненной задачи

1.3. Диффузионная задача для постинжекционного режима

1.4. Задача массопереноса для режима возобновления инжекции

1.5. Задача теплопереноса
1.5.1. Математическая постановка задачи теплопереноса
1.5.2. Разложение задачи по асимптотическому параметру
1.5.3. Математическая постановка задачи в нулевом приближении
1.5.4. Нулевое приближение как решение осредненной задачи
1.5.5. Предельный случай нулевого приближения
1.5.6. Постановка задачи в первом приближении
1.5.7. Задача для остаточного члена 0. Дополнительное интегральное условие для первого приближения задачи теплопереноса
1.6. Выводы

Глава П. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ МАССОПЕРЕНОСА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ИНЖЕКЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
2.1. Решение задачи массопереноса для радиогенного семейства (режим первоначальной инжекции)
2.2. Анализ результатов для режима первоначальной инжекции
2.3. Режим «инжекция-остановка» (прекращение нагнетания)
2.4. Анализ результатов для режима прекращения нагнетания
2.5. Режим «остановка-инжекция» (возобновление инжекции)
2.6. Анализ результатов для режима возобновления инжекции
2.7. Выводы
Глава ПТ. РЕШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАДАЧИ В НУЛЕВОМ И
ПЕРВОМ ПРИБЛИЖЕНИЯХ
3.1. Решение задачи в нулевом приближении
3.2. Предельный случай нулевого приближения
3.3. Анализ результатов расчетов по нулевому приближению
3.4. Взаимосвязь между температурными и радионуклидными фронтами. Критический коэффициент Генри
3.5. Решение задачи в первом приближении
3.6. Анализ результатов температурной задачи. Сравнение моделей
3.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Общий объем радиоактивных отходов на территории России оценивается 5-108 м3, суммарная ß-активность, которых по разным оценкам равна 7.3 -1019 Бк. Более 99% этого количества связано с военной деятельностью по производству ядерных материалов и сосредоточено на объектах Минатома России при этом на жидкие радиоактивные отходы приходится около 85% общей активности [101]. Возникает проблема переработки или захоронения жидких радиоактивных отходов, которую приходится решать всем странам, использующих ядерную энергию. Однако пока еще не разработаны методы, гарантирующие целостность хранилищ на протяжении десятков и сотен тысяч лет в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ. В настоящее время захоронение радиоактивных отходов в стабильных геологических формациях -единственная реально осуществимая технология изоляции этих опасных материалов от биосферы. Поэтому важной теоретической задачей является исследование процессов совместного переноса тепла и массы при инжекции радиоактивных отходов в пористый пласт-коллектор для прогнозирования и контроля состояния зон, охваченных воздействием радиоактивных примесей. Указанный прогноз осуществляется, в основном, расчётным путём, так как возможности экспериментального определения размеров глубокозалегающих зон загрязнения весьма ограничены.
По теме захоронения промышленных стоков и радиоактивных отходов опубликовано большое количество книг и монографий, среди которых можно выделить В.М. Шестакова [45], В.М. Гольдберга, A.C. Белицкого, Е.И. Орлову [5], А.И. Рыбальченко, М.К. Пименова [29, 70], В.И. Спицына, В.Д. Балукову [76] и других. В последних работах рассматривались вопросы миграции радионуклидов в подземных водах (A.B. Лехов, Ю.В. Шваров), построения полей концентраций и температур при захоронении в глубокозалегающие пористые пласты однокомпонентного радиоактивного раствора [19, 21, 86 - 92], долговременного поведения радиоактивных стоков в земной коре после окончания

(1.2.42)
Анализ постановки задачи показывает, что сомножители при степенях е в
(1.2.37) содержат соседние коэффициенты разложения и в этом смысле являются зацепленными. Для решения соответствующих уравнений разработана процедура расцепления.
1.2.3. Математическая постановка задачи в нулевом приближении Полагая в = 0 в уравнениях (1.2.37), получим /дг1 =0 для до-
чернего радионуклида. Результаты интегрирования 5рД(0) /дг = АД(г,г) с учетом
граничных условий (1.2.38) позволяют установить Ая(г,() = 0. Таким образом, в нулевом приближении плотность дочернего загрязнителя является функцией только от г и т.е. рд- рд(о)(гд). Следовательно, в нулевом приближении плотность в каждом цилиндрическом сечении с осью а одинакова по высоте несущего пласта. Далее, приравняв коэффициенты при е к нулю в уравнении
(1.2.37), получим
£д(гд), составленная из слагаемых уравнения (1.2.43), содержащих только нулевые коэффициенты разложений материнского и дочернего плотностей загрязнителей
также не зависит от г. Тогда (1.2.43) с учетом (1.2.44) можно представить как
Так как рд(г, {) не зависит от переменной г, вспомогательная функция
+ Айдрд -Айр,
(1.2.44)