SIMULATION OF RADIONUCLIDES TRANSFER FROM SOIL
TO GROUNDWATER USING RESIDENCE TIME DISTRIBUTION AND RETARDATION PARAMETERS *

SADEK, M.A. and TAWFIK, F.S.

Sitting and Environmental Department, National Centre for Nuclear Safety
and Radiation Control, Atomic Energy Authority, Cairo, Egypt.

Key words: Residence time, Retardation parameters,
Transfer factors, Radionuclides.

استخدام متوسط عمر البقاء ومعاملات التراجع فى محاكاة انتقال المواد
المشعة من التربة للمياه الجوفية

مصطفى عبد الحميد صادق و فاتن صلاح توفيق

خلاصـــة

يتطلب تأكيد الأمان النووى والتحكم الإشعاعى فهماً كاملاً للميكانيكية التى تحكم انتشار النويدات المشعة فى الأنظمة المائية ومحاكاة ذلك مع الوقت والمكان.

تتأثر هجرة النويدات المشعة بمتوسط فترة بقاء المياه الجوفية مما يساعد على تحديد عوامل التراجع فى التركيز كأساس للمحاكاة و لمعرفه الإتجاهات المستقبلية. يقدم البحث منهجاً يمكن من خلاله نمذجة انتقال النويدات المشعة وذلك بناء على متوسط فترة بقاء المياه الجوفية وعوامل التراجع المختلفة.  ثم استخدام ما يعرف بنماذج المعاملات المجمعة أو الصندوق المعتم لتقدير عمر المياه الجوفية باستخدام محتواها من التريتيوم عند أعلى توافق بين دالتى المدخلات والمخرجات. تم التعبير حسابياً عن تراجع تركيزات الملوثات فى المياه الجوفية المصاحبة وذلك بشكل نسبة بين متوسط عمر المياه الجوفية والملوث نفسه.

أستخدم هذا البحث فى إعداد وصف كمى للكيفية التى تنتشر بها دفعة إشعاعية ذات تركيزات أولية معلومة عند انتقالها من نطاق التربة حتى تصل إلى المياه الجوفية بتركيزات نهائية محسوبة وذلك مع الأخذ فى الاعتبار قيماً ذات تحفظ عالى (من وجهة نظر الآمان النووى) للمعاملات الهامة. تم إعداد برنامج كمبيوتر بلغة الفورتران لحساب النسبة المئوية من الدفعة الأولية عندما تصل إلى المياه الجوفية مع الأخذ فى الاعتبار قيماً مختلفة للمعاملات ذات الصلة. تم فى هذا البحث اختيار أربعة نويدات مشعه ذات حساسية عالية لإجراء المحاكاة عليها وهى سيزيوم-137 ، استرانشيوم-90 ، سيزيوم-134 و روثينيوم-106 .

ABSTRACT

The assurance of nuclear safety and radiation control emphasizes the need to understand the mechanisms of radionuclides migration in the hydro-geological systems and to simulate the pattern of their distribution along with time and space. The mean residence time of the groundwater has a relation with the overall attenuation of radionuclides migration and can help to determine the retardation factors which are very important to simulate the contaminant transfer and to model the predictive trends.

The present study introduces an approach for modelling the radio-pollutants transfer based on residence time of groundwater and retardation factors. The Lumped Parameters or Black Box Models are used to estimate the residence time distribution of the groundwater using the tritium content best fitted to the input / output functions. The retreat of pollutants transfer from the bearing groundwater was mathematically expressed as a ratio of groundwater and pollutant residence time. The study describes quantitatively the distribution pattern and transfer factor of a radioactive load (C0) assumed to impulse into the soil zone and reach to the underneath groundwater (C). Considerations are given in that concern to conservative values for the parameters of relevance in term of safety; residence time, retardation factor and mean life of radio-isotopes. A FORTRAN program has been developed (indicated in the study) to calculate the percentage of the original radioactive load on reaching the underneath groundwater under different parameters ranges. The simulation was carried out using four isotopes of relatively high radioactive vulnerability; Cs-137, Sr-90, Cs-134 and Ru-106.