综述：关于用于高放射性废物地质处置风险评估的多物理场耦合数值建模技术的综述

《Journal of Environmental Radioactivity》：A review of multiphysics coupling numerical modeling techniques for risk assessment in geological disposal of high-level radioactive waste

多场耦合作用机制及其数值模拟在 HLW 地质处置长期安全评估中的应用研究。摘要：

　　

王青|雷克正|朱志阳|张艾明

中国辐射防护研究院，太原，030006，中国

章节摘录

耦合场及其相互作用机制

在高级放射性废物的地质储存系统中，长期安全性受到四个物理化学场的复杂相互作用的影响：热场（T）、水力场（H）、力学场（M）和化学场（C）（Lee等人，2021年；Shao等人，2024年）。这些场并不是孤立的，而是通过强非线性反馈机制紧密耦合在一起，共同控制着工程屏障系统的演变、放射性核素的迁移以及长期

数学模型

高级放射性废物的地质处置涉及复杂的热-水-力-化学（THMC）耦合过程。建立这样一个系统的稳健数学模型需要全面整合控制长期地质稳定性、放射性核素迁移和环境安全的各种因素。该系统由多相、多组分组成，包括固体岩基、混凝土衬里、回填材料、废物容器和孔隙流体

耦合问题的数值解

数值计算方法是求解非线性耦合控制方程的有效方法，具有两个典型优势（Bu?o和Mariana，2020年；Chang等人，2021年；Plúa等人，2021年；Tamayo-Mas等人，2025年）：

对于高级放射性废物地质处置中涉及的高度非线性多场耦合控制方程，以及复杂的工作条件和边界约束，分析方法存在局限性。数值计算能够

高级废物地质处置的风险分析

多物理场耦合模拟的最终目标是为处置系统的长期安全评估和风险评价提供依据（Avramova和Ivanov，2010年；Birkholzer等人，2019年）。高级废物地质储存库的演变表现出明显的相特异性特征，其背后的耦合机制和相关潜在风险在储存库的建设、运行和关闭后阶段动态变化。随着处置

历史概述

关于高级放射性废物地质处置中的多物理场耦合研究起源于二十世纪后半叶，随着核能利用的扩展和对安全废物管理需求的增加而不断发展（Lei和Tsang，2025年）。早期的研究主要集中在单个物理过程的独立分析上，如热传导、地下水流动或岩体力学行为（Mufti，1971年；Skibitzke，1961年）。在

结论

高级放射性废物地质处置系统的长期安全评估是实现可持续核能发展和环境保护的核心问题。在储存库关闭后，工程屏障系统必须在数千年时间尺度上保持稳定性，以减缓放射性核素向生物圈的迁移。耦合多物理场数值模拟是理解这一复杂长期演变的关键技术

CRediT作者贡献声明

王青：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法论，研究，资金获取，正式分析，数据管理，概念化。雷克正：撰写 – 审稿与编辑。朱志阳：撰写 – 审稿与编辑。张艾明：撰写 – 审稿与编辑，验证，资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。