Modeling Study on Nuclide Transport in Ocean - an Ocean Compartment Model

해양에서의 핵종이동 모델링 - 해양구획 모델

An ocean compartment model simulating transport of nuclides by advection due to ocean circulation and intertaction with suspended sediments is developed, by which concentration breakthrough curves of nuclides can be calculated as a function of time. Dividing ocean into arbitrary number of characteristic compartments and performing a balance of mass of nuclides in each ocean compartment, the governing equation for the concentration in the ocean is obtained and a solution by the numerical integration is obtained. The integration method is specially useful for general stiff systems. For transfer coefficients describing advective transport between adjacent compartments by ocean circulation, the ocean turnover time is calculated by a two-dimensional numerical ocean model. To exemplify the compartment model, a reference case calculation for breakthrough curves of three nuclides in low-level radioactive wastes, Tc-99, Cs-137, and Pu-238 released from hypothetical repository under the seabed is carried out with five ocean compartments. Sensitivity analysis studies for some parameters to the concentration breakthrough curves are also made, which indicates that parameters such as ocean turnover time and ocean water volume of compartments have an important effect on the breakthrough curves.

해수유동에 의한 이류와 부유물과의 상호작용에 의한 해양에서의 핵종이동을 모사하여 시간에 따른 핵종농도의 파과곡선을 구할 수 있는 해양구획모델이 개발되었다. 해양을 임의 수의 구획으로 나누어 각 구획간의 질량수지를 통해 지배 방정식을 세우고 이에 대한 해를 stiff한 문제에 유용한 수치적분방법을 이용하여 구하였다. 2차원 해수유동모델을 이용하여 해수교체시간을 계산한 후 각 구획간의 해수유동에 의한 이류수송을 나타내는 이동계수를 구하였다. 개발된 해양구획모델에 대한 계산 예로써 해저에 위치한 가상 처분장으로 부터 방출된 저준위방사성 폐기물의 주요 핵종중 Tc-99 Cs-137 및 Pu-238에 대한 파과곡선을 5개 구획에 대해 구하였다. 또한 핵종농도 파가 곡선에 대한 파라미터의 민감도 분석을 수행한 결과 구획내의 해수체적 및 해수교체시간과 같은 주요 변수들이 파과곡선에 중요한 영향을 줌을 알 수 있었다.