The Development of MESHNOTE Code for Radionuclide Migration in the Near Field

ニアフィールド中核種移行解析コードMESHNOTEの開発

若杉 圭一郎; 牧野 仁史 ; Peter*

not registered; Makino, Hitoshi; Peter*

ニアフィールド中核種移行解析コードMESHNOTEは、人工バリア中での核種移行に係わるガラスの溶解、緩衝材中の核種の移行、周辺岩盤への核種の放出を解析するために、QuantiSci社との共同で開発したコードである。MESHNOTEは一次元円筒座標系において有限差分法を用いることにより、物質の拡散移行問題を数値的に解く。MESHNOTEは以下の特徴を有している。●複数崩壊連鎖、緩衝材への線形・非線形収着、溶解度による核種濃度の制限を考慮して、核種が緩衝材中を拡散により移行する過程を解析できる。●複数崩壊連鎖については、崩壊系列において同一の親核種からの複数の娘核種の生成(崩壊分岐)、ならびに複数の親核種からの同一の娘核種の生成(崩壊合流)を考慮することができる。●緩衝材中の拡散による移行の境界条件となる、ガラス固化体からの核種の溶出と緩衝材からの周辺岩盤への核種の放出を現象に即して取り扱うことができる。●溶解度、収着定数、拡散係数など核種移行特性を支配する主要パラメータの時間・空間依存性を考慮した解析が可能である。・ユーザーの指定した許容誤差範囲に基づき、各時間ステップにおける解の精度を監視しながら時間ステップを自動的に増加させ、効率的に解析を実施することが可能である。本報告書では、MESHNOTEの概念モデル、数学モデル、数値解法について示すとともに、解析解や他のコードとの比較により、MESHNOTEが有する種々の機能について検証する。

MESHNOTE code was developed to evaluate the engineered barrier system in collaboration with QuantiSci. This code is used to simulate glass dissolution, diffusive transport of nuclides in the buffer material and release to surrounding host rock. MESHNOTE is a one-dimensional finite difference, code, which uses cylindrical co-ordinates for the solution of a radially symmetric diffusion problem. MESHNOTE has the followig characteristics: (1) MESHNOTE can solve for diffusive transport of nuclides through an annulus shaped buffer region while accounting for multiple decay chains, linear and non-linear sorption onto the buffer materials and elemental solubility limits; (2) MESHNOTE can solve for ingrowth of plural daughter nuclides from a singular parent nuclide (branching), and the ingrowth of a singular daughter nuclide from plural parent nuclides (rejoining); (3) MESHNOTE can treat the leaching of nuclide from the vitrified waste and the release of nuclide from buffer to surrounding rock, which are boundary conditions for migration in the buffer, basing on the phenomena; (4) MESHNOTE can treat principal parameters (e.g. solubility and distribution coefficient) relevant to nuclide migration as time and space-dependence parameters; (5) The time stepping scheme in MESHNOTE is controlled by tolerance defined by the user. The time stepping will increase automatically while checking the accuracy of the numerical solution. The conceptual model, the mathematical model and the numerical implementation of the MESHNOTE code are described in this report and the characteristic functions of MESHNOTE are verified by comparing with analytical solutions or simulations produced with other calculation codes.