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Accès ouvert déclaré 2025 article

Simulating Anomalous Migration of Radionuclides in Variably Saturation Zone Based on Fractional Derivative Model

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

The migration of radioactive waste in geological environments often exhibits anomalies, such as tailing and early arrival. Fractional derivative models (FADE) can provide a good description of these phenomena. However, developing models for solute transport in unsaturated media using fractional derivatives remains an unexplored area. This study developed a variably saturated fractional derivative model combined with different release scenarios, to capture the abnormal increase observed in monitoring wells at a field site. The model can comprehensively simulate the migration of nuclides in the unsaturated zone (impermeable layer)—saturated zone system. This study fully analyzed the penetration of pollutants through the unsaturated zone (retardation stage), and finally the rapid lateral and rapid diffusion of pollutants along the preferential flow channels in the saturated zone. Comparative simulations indicate that the spatial nonlocalities effect of fractured weathered rock affects solute transport much more than the temporal memory effect. Therefore, a spatial fractional derivative model was selected to simulate the super-diffusive behavior in the preferential flow pathways. The overall fitness of the proposed model is good (R2 ≈ 1), but the modeling accuracy will be lower with the increased distance from the waste source. The spatial differences between simulated and observed concentrations reflect the model’s limitations in long-distance simulations. Although the model reproduced the overall temporal variation of solute migration, it does not explain all the variability and uncertainty of the specific sites. Based on the sensitivity analysis, the fractional derivative parameters of the unsaturated zone show higher sensitivity than those of the saturated zone. Finally, the advantages and limitations of the fractional derivative model in radionuclide contamination prediction and remediation are discussed. In conclusion, the proposed FADE model coupled with unsaturated and saturated flow conditions, has significant application prospects in simulating nuclide migration in complex geological and hydrological environments.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Simulating Anomalous Migration of Radionuclides in Variably Saturation Zone Based on Fractional Derivative Model
Date Crossref
29/04/2025
Éditeur
MDPI AG
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Hohai University National Key Laboratory of Water Disaster Prevention pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Jiangsu Provincial Water Survey & Design Institute (China) pays non établi dans la notice
    Entreprise
  • National Institute for Radiological Protection pays non établi dans la notice
    Organisme public
  • China Institute for Radiation Protection pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • College of Hydrology and Water Resources pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Jiangsu Surveying and Design Institute of Water Resources pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • College of Mechanics and Engineering Science pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

National Key Laboratory of Water Disaster Prevention — Hohai University, Jiangsu Provincial Water Survey & Design Institute (China) et National Institute for Radiological Protection, avec 4 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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