Оценка параметров гидродисперсии и ее влияния на конвективно-диффузионный перенос радиоактивных загрязнений в природных дисперсных средах

Представлены явные аналитические зависимости коэффициента гидродисперсии радионуклидов от скорости потока влаги и характеристик их сорбции при конвективно-диффузионном переносе в природных дисперсных средах. Эти зависимости получены на основании анализа асимптотического решения уравнения конвективно-диффузионного переноса радионуклидов с учетом неравновесного характера их сорбции и наличия молекулярной диффузии. Показано, что для коэффициента гидродисперсии радионуклидов характерна квадратичная зависимость от скорости потока влаги и обратно пропорциональная зависимость от коэффициента массообмена между радионуклидами, находящимися в поровом растворе и сорбированных твердой компонентой дисперсной среды. В деятельном слое территории, где происходят периодические изменения величины и направления скорости конвективного потока влаги, рекомендовано расчет процессов конвективно-диффузионного переноса радионуклидов проводить обязательно с учетом неравновесного характера их сорбции твердой компонентой. Установлено, что в деятельном слое основной вклад в перенос радионуклидов вносит гидродисперсия, определяемая среднеинтегральной величиной квадрата скорости конвективного потока влаги, и эффективная молекулярная диффузия. Это обуславливает сравнительно малую величину скорости переноса радионуклидов в деятельном слое в направлении водоносных горизонтов при отсутствии участков закрытого водосбора склонового стока.

1. Шестаков, В. М. Гидрогеодинамика / В. М. Шестаков. – М., 2009. – 334 с.

2. Николаевский, В. Н. Конвективная диффузия в пористых средах / В. Н. Николаевский // Прикладная математика и механика. – 1959. – Т. 23, № 6. – C. 1042–1050.

3. Румынин, В. Г. Теория и методы изучения загрязнения подземных вод / В. Г. Румынин. – СПб., 2020. – 559 с.

4. Рошаль, А. А. Методы определения миграционных параметров / А. А. Рошаль. – М., 1980. – 62 c.

5. Серебряный, Г. З. Аналитическая модель миграции радионуклидов в пористых средах / Г. З. Серебряный, М. Л. Жемжуров // Инженерно-физический журнал. – 2003. – Т. 76, № 6. – С. 146–150.

6. Гишкелюк, И. А. Математическое моделирование конвективной диффузии растворимых соединений в почве при неизотермическом влагопереносе / И. А. Гишкелюк, С. П. Кундас, Н. Н. Гринчик // Инженерно-физический журнал. – 2008. – Т. 81, № 5. – С. 924–935.

7. Рачинский, В. В. Введение в общую теорию динамики сорбции и хромотографии / В. В. Рачинский. – М., 1964. – 135 с.

8. Основы расчета и оптимизации ионообменных процессов. – М., 1972. – 175 с.

9. Бровка, Г. П. Расчет конвективного переноса водорастворимых соединений с учетом кинетики сорбции / Г. П. Бровка // Инженерно-физический журнал. – 2001. – Т. 74, № 3. – С. 25–29.

10. Бровка, Г. П. Динамика сорбции минеральных водорастворимых соединений в природных дисперсных средах / Г. П. Бровка, И. Н. Дорожок // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. – 2010. – № 3. – С. 20–26.

11. Бровка, Г. П. Взаимосвязанные процессы теплои массопереноса в природных дисперсных средах / Г. П. Бровка. – Мн., 2011. – 363 с.

12. Бровка, Г. П. Асимптотическое решение задачи конвективно-диффузионного переноса сорбируемых водорастворимых соединений в дисперсных средах с учетом кинетики сорбции и диффузии в поровом растворе / Г. П. Бровка // Инженерно-физический журнал. – 2024. – Т. 97, № 7. – С. 1812–1817.