铀尾矿土壤-植被-大气系统放射性核素大气扩散耦合模式及数值模拟

铀尾矿库中放射性核素和其它有毒物质能通过大气扩散迁移到库区以外区域造成环境污染，影响周期可达上千年。覆盖法（含植被）是铀尾矿退役治理大气污染常用的方法，它能降低核素的析出，恢复地貌，减轻库区核素和有毒物质经大气扩散迁移出去。但该方法受到土壤物理特性、植被生理特性和大气环境的影响。本项目拟考虑库区表面土壤-植被-大气系统的耦合作用，结合现场实测和工程方法，建立不同植被、大气环境条件下库区放射性核素的析出模式和风场模式，以及核素大气扩散的数学模型。采用CFD技术数值模拟放射性核素大气扩散、输运、沉降规律，并结合核素衰变和同一区域沉降累积特征，分析放射性核素大气扩散输运的作用范围和强度，同时应用污染区实测数据对数学模型的相关参数进行修正。建立系统描述铀尾矿放射性核素大气扩散特征的数值模拟方法，以及对周边区域环境长期影响的综合评价方法，为铀尾矿建设和退役治理提供决策依据。

铀尾矿库中放射性核素大气扩散和输运过程受库区土壤、植被和大气环境等因素的耦合作用，探求铀尾矿库中放射性核素大气扩散规律和环境效应是核辐射防护领域重要的研究课题，也是一复杂的数学物理问题。本项目以平地型和山谷型尾矿库为对象，以N-S方程、氡组份方程、颗粒物迁移的离散相模型和（土壤、植被）多孔介质模型为基础，应用CFD技术，构建了考虑土壤、植被和大气耦合作用下铀尾矿库滩面析出氡和尾矿砂的大气扩散、输运和沉降的数值模拟方法，以及环境影响评价方法。针对铀尾矿库中放射性核素在土壤、植被和大气中扩散和输运特征，以及时空分布规律和环境效应的各个方面展开了系列研究，主要在以下几个方面展开：铀尾矿库滩面析出氡大气扩散、浓度分布和环境效应；铀尾矿库滩面植被对氡大气扩散的影响及环境效应；铀尾矿库覆土中氡运移和分布特性，以及土壤-大气耦合系统氡运移模式和氡分布规律；铀尾矿库滩面尾矿砂大气迁移和沉积规律；铀尾矿库滩面植被对尾矿砂大气迁移的影响；铀尾矿库滩面尾矿砂大气迁移控制方法和环境效应评价；降水对铀尾矿库地下水中核素迁移和分布的影响。本项目所建立的铀尾矿土壤-植被-大气系统放射性核素大气扩散耦合模式及数值模拟方法，以及系列研究成果对铀尾矿库选址、减轻运行期间的环境影响和退役治理提供有效的技术支持，对其它金属非金属矿尾矿库所致大气环境问题研究具有指导意义。