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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:羅健昇
研究生(外文):Chien-Sheng Lo
論文名稱:低放射性廢棄物島嶼處置場-放射性核種遷移模式
論文名稱(外文):The radionuclide transport model for an islet low-level radwaste repository
指導教授:李四海李四海引用關係
指導教授(外文):Shih-Hai Li
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:工程與系統科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:低放射性廢棄物核種遷移島嶼處置場
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本論文建立的目的,(1)完善島嶼處置的理論科學基礎,(2)建立一個整合近場源項及遠場分析的一般化解析模式,(3)在於確定邊界條件對於源項的影響及邊界條件使用的條件及情形,(4)確定源項模式(source term model)對於遠場分析的影響。
本文考慮將低放射性廢棄物處置場建立於島嶼下方淡、海水交界面下,此區被預期水流速度相當的緩慢(Bear & Verruijt,1987;Chen,1991),於第四章中,核種遷移的數學模式為求更接近實際情況考慮以圓柱座標系統來模擬,文中考慮於不同邊界Dirichlet及簡化過Cauchy條件(或Neumann邊界條件)下,分別利用拉普拉斯轉換法及拉普拉斯反轉換法,並利用一些數學簡化模式求出於任意射源情況的核種通量近似解析解,這一部份可以作為遠場核種傳輸分析的源項(source term)。本文所發展出的源項模式其限制條件為 ,在這個限制條件下,本文所發展的近似解析模式可以確保其準確度。再者,由於數學模式已經考慮其一般化狀況,所以根據不同射源條件的情況的核種通量外釋率是相當容易求得,這作為一種分析的工具是相當有用的。
於第五章中,根據第四章的工作,引進源項(source term)來做模式的推導,文中利用拉普拉斯轉換法及反轉換法分別推導出於給定任意射源 在Dirichlet邊界條件下之核種傳輸解析解,由於已經考慮一般化的情況,所以不同的源項都可以採用相同解析解型式。
由本文發展出的數學模式的一般化及簡化為解析模式,使得模式的運用將可以使得更加容易,也避免了數值耦合的問題,卻又增加分析的便利。
由本文研究中顯示,首先、當地下水環境延散機制越明顯時,二種邊
界條件Dirichlet及修正後Cauchy邊界條件(或Neumann邊界條件)其所預測出的結果的差異也越大,所以在地下水流速度緩慢的區域,例如:工程障壁區,區別此二種型式(濃度型式及通量型式)邊界條件是有其必要。
其次,於本文中的研究中也顯示核種的溶解速率對於核種通量溶解度型式邊界條件對預測的結果的影響相當的大,所以根據不同的核種依其溶解速率的快慢,將之區別出來個別分析是有其特殊意義。
第三、 於遠場分析中,研究中顯示,由於海水的強大稀釋核種濃度的
能力,所以核種由於其放射性活度可能造成的風險可被大幅度的降低,所以我們可以再度確認島嶼處置相對於內陸處置的一個極大的優勢。
第四、由本文遠場的研究中指出,天然母岩障壁對於阻滯核種傳輸的
最大距離的影響相當的大,可有效的阻止核種進入到人類生物圈,所以天然障壁在處置場設計中的重要性不言可喻。
目 錄
頁次
摘要 .......................... I
誌謝辭......................... III
目錄 ..........................IV
圖目錄......................... VI
表目錄....................... VIII
第一章 緒論....................... 1
第二章 文獻回顧..................... 5
第三章 低放射性廢棄物島嶼處置場概念模式........ 11
3-1 物理系統...................... 11
3-2 傳輸機制...................... 17
第四章 核種於工程障壁的傳輸模式 ............ 19
4-1核種傳輸統御方程式及起始條件............19
4-2一般解.......................20
4-3邊界條件......................20
4-3-1 Dirichlet邊界條件-任意射源情況 .........21
4-3-2 Dirichlet邊界條件-濃度指數衰減型式 .......23
4-3-3 Neumann邊界條件-任意射源情況......... 24
4-3-4 Neumann邊界條件-通量指數衰減型式....... 27
4-4 驗證及解析模式限制條件 ........... 28
4-5 數值說明 .................. 33
第五章 核種於外圍母岩中的傳輸分析.......... . 42
5-1核種於外圍母岩的統御方程式 ............ 42
5-2核種傳輸的一般解 ................. 42
5-3 Dirichlet邊界條件及其解析解........... 43
5-4 源項........................ 44
5-5 驗證....................... 47
5-6 數值說明..................... 49
第六章 結論及建議................... 57
參考文獻 ........................60
附錄一:第四章-近似解數值分析程式........... 63
附錄二:第四章-核種相對外釋率數值分析程式........65
附錄三:第五章-數值驗證程式...............67
附錄四:第五章-核種濃度分佈數值分析程式.........74
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