Vol. 9, No 1, 2011 pp. 21 - 27
DOI 10.2298/FUPCT1101021P
UDC 550.34.013.4 + 519.872.6 : 532.543.1 + 542.269
MATHEMATICAL MODELLING OF TRANSPORT PHENOMENA IN CONCRETE MATRIX
I. Plećaš*, S. Dimović
Vinča Institute of Nuclear Sciences P.O.BOX 522, 11001 Belgrade, Serbia
Abstract.Two fundamental concerns must be addressed when attempting to isolate low-level waste in a disposal facility on land. The first concern is isolating the waste from water, or hydrologic isolation. The second is preventing movement of the radionuclides out of the disposal facility, or radionuclide migration. Particularly, we have investigated the latter modified scenario. To assess the safety for disposal of radioactive waste-concrete composition, the leakage of 60Co from a waste composite into a surrounding fluid has been studied. Leakage tests were carried out by original method, developed in Vinca Institute. Transport phenomena involved in the leaching of a radioactive material from a cement composite matrix are investigated using three methods based on theoretical equations. These are: the diffusion equation for a plane source an equation for diffusion coupled to a first-order equation, and an empirical method employing a polynomial equation. The results presented in this paper are from a 25-year mortar and concrete testing project that will influence the design choices for radioactive waste packaging for a future Serbian radioactive waste disposal center.
Key words: radioactive waste, cement, concrete, transport phenomena, leakage rate
MATEMATIČKO MODELOVANJE TRANSPORTNIH FENOMENA U BETONSKOJ MATRICI
Postoje dva osnovna problema o kojima je neophodno voditi računa pri odlaganju nisko-radioaktivnog otpada u površinska odlagališta. Pre svega, potrebno je zaštititi otpad od vode, tj. izvršiti hidro-izolaciju. Zatim, neophodno je sprečiti izluživanje radionuklida iz odlagališta, tj. onemogućiti njihovu migraciju. U ovom radu je razmatrana problematika vezana za migraciju radionuklida. Da bi se utvrdio uticaj sastava betona na nivo bezbednosti pri odlaganju radioaktivnog otpada, proučavano je izluživanje 60Co. Izluživanje je praćeno košišćenjem originalne metode razvijene u Institutu Vinča. Transportni fenomeni vezani za izluživanje radioaktivnog materijala iz betonske matrice proučavani su korišćenjem tri teorijska modela bazirana na difuzionoj jednačina, kuplovanoj difuzionoj sa jednačinom za reakciju prvog reda, kao i empirijskoj polinomnoj jednačini. Rezultati obvde prezentovani su deo 25-godišnjeg rada na pripremi projekta za izgradnje trajnog odlagališta radioaktivnog otpada u Srbiji.
Ključne reči: radioaktivni otpad, cement, beton, transportni fenomeni, brzina izluživanja
