Resumen

La energía nuclear ha aportado mucho a la humanidad desde su exitosa utilización en la generación de energía eléctrica. Según las estadísticas mundiales, la energía nuclear representará el 16% de la generación total de electricidad en 2020. Sin embargo, el rápido desarrollo de la energía nuclear también plantea algunos problemas, entre los que el almacenamiento de los residuos nucleares es el más espinoso. Este trabajo lleva a cabo una serie de análisis de modelización y simulación sobre el almacenamiento geológico de residuos nucleares en una veta de carbón profunda saturada de gas. Como primer paso, se propone un modelo acoplado de calor-sólido-gas con tres campos constitucionales de transferencia de calor, deformación del carbón y filtración de gas que se basa en tres ecuaciones de conservación gobernantes. El modelo mecánico aprobado abarca una serie de influencias interactivas entre el cambio de temperatura, la doble permeabilidad del carbón, la tensión térmica y la sorción de gas. Como segundo paso, se desarrolla un modelo numérico de elementos finitos y una simulación numérica para analizar el almacenamiento de residuos nucleares en un filón de carbón profundo saturado de gas, basado en el solucionador de ecuaciones diferenciales parciales (EDP) de COMSOL Multiphysics con MATLAB. La simulación numérica se implementa y se resuelve para sacar las siguientes conclusiones, ya que la cámara de residuos nucleares calienta la veta de carbón circundante en primer lugar en la etapa inicial de almacenamiento de 400 años y luego es calentada por el depósito de campo lejano. La velocidad inicial del flujo de gas disminuye gradualmente con el incremento de la distancia de la cámara de almacenamiento. El gas de hulla fluye hacia el exterior desde la cámara de almacenamiento central en los primeros 100 años, cuando la presión del gas en la región cercana a la cámara de almacenamiento central es mayor que la de la región lejana, y vuelve a fluir entonces mientras la temperatura en la región exterior es mayor. Se espera que los estudios de modelización y simulación proporcionen una comprensión profunda del almacenamiento geológico de los residuos nucleares.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:residuos nucleares, veta de carbón profunda, cámara de almacenamiento central, almacenamiento geológico, simulación numérica, energía nuclear, solver de comsol, generación total de electricidad, ecuación diferencial parcial, velocidad del gas
• Keywords:nuclear waste, deep coal seam, central storage chamber, geological storage, numerical simulation, nuclear power, solver of comsol, total electricity generation, partial differential equation, velocity of gas