【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及高放廢物處置，尤其涉及一種膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)的預(yù)測方法。
技術(shù)介紹
1、膨潤土常被選作高放廢物處置庫的回填材料，起著隔離和延緩放射性核素遷移擴(kuò)散的作用。由于高放廢物的毒性及很長的半衰期，要求高放廢物處置庫的設(shè)計(jì)年限不低于1萬年。處置環(huán)境中高放廢物受到熱、應(yīng)力、微生物、地下水、化學(xué)等諸多因素的綜合影響，預(yù)測膨潤土中放射性核素在千、萬年尺度上的演化和遷移情況難度極大。
2、有效擴(kuò)散系數(shù)是衡量放射性核素在礦物材料中遷移擴(kuò)散的物理量，是處置庫安全評價(jià)中的重要輸入?yún)?shù)。該參數(shù)與地下水性質(zhì)、固液界面性質(zhì)、核素性質(zhì)、以及膨潤土物化性質(zhì)相關(guān)。目前預(yù)測膨潤土中核素的有效擴(kuò)散系數(shù)的方法包括：反應(yīng)傳輸模型、孔隙尺度模型、分子動(dòng)力學(xué)模型、多孔隙率模型以及吸附擴(kuò)散模型等數(shù)值模擬方法。然而數(shù)值模擬模型涉及復(fù)雜條件的計(jì)算量很大，預(yù)測效率低。隨著人工智能的發(fā)展，機(jī)器學(xué)習(xí)模型成為解決預(yù)測效率的有效途徑。但是，目前采用機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測膨潤土中核素的有效擴(kuò)散系數(shù)又存在著預(yù)測精度不高的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中核素的有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測精度不夠高的缺陷。
2、一種膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，包括：
3、獲取數(shù)據(jù)集；所述數(shù)據(jù)集包括地下水的ph值；
4、利用所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型，并利用構(gòu)建好的核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型來預(yù)測膨潤土中某一放射性元素的有效擴(kuò)散系數(shù)。
5、
6、膨潤土的壓實(shí)密度ρd、蒙脫石含量m、外比表面積aext、蒙脫石堆積層數(shù)nc、顆粒密度ρs、總孔隙率εtot；
7、地下水的溫度t、離子強(qiáng)度i；
8、固液界面的分配系數(shù)kd、巖石容量因子α；
9、某一核素的離子摩爾電導(dǎo)率λ、離子半徑r、離子水中擴(kuò)散系數(shù)dw、離子電荷數(shù)z、分子量mw。
10、進(jìn)一步地，如上所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，所述利用所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型，并利用構(gòu)建好的核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型來預(yù)測膨潤土中某一放射性元素的有效擴(kuò)散系數(shù)包括：
11、步驟一：采用pso-lightgbm模型構(gòu)建ph值預(yù)測模型，并利用構(gòu)建好的ph值預(yù)測模型來預(yù)測地下水ph值；
12、步驟二：將預(yù)測到的地下水ph值加入所述數(shù)據(jù)集，得到更新后的數(shù)據(jù)集；
13、步驟三：利用所述更新后的數(shù)據(jù)集對所述核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型進(jìn)行校正，并利用校正后的核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型來預(yù)測膨潤土中某一放射性元素的有效擴(kuò)散系數(shù)。
14、進(jìn)一步地，如上所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，在構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型之前，首先對所述數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并以預(yù)處理后的數(shù)據(jù)來構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型。
15、進(jìn)一步地，如上所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，膨潤土的總孔隙率εtot計(jì)算公式如下：
16、
17、其中，ρd代表膨潤土壓實(shí)密度，ρs表示膨潤土的顆粒密度。
18、進(jìn)一步地，如上所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，核素的離子摩爾電導(dǎo)率λ計(jì)算公式如下：
19、
20、其中，dw代表核素在水中的擴(kuò)散系數(shù)，f表示法拉第常數(shù)，z表示離子的電荷數(shù)，r代表摩爾氣體常數(shù)，t表示溫度。
21、進(jìn)一步地，如上所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，核素的離子半徑r計(jì)算公式如下：
22、
23、其中，k表示玻爾茲曼常數(shù)，η代表介質(zhì)的粘度，t表示溫度，dw代表核素在水中的擴(kuò)散系數(shù)。
24、進(jìn)一步地，如上所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，所述ph值預(yù)測模型采用確定系數(shù)r2、平均絕對誤差mae、均方誤差mse和均方根誤差rmse評價(jià)其性能：
25、
26、
27、其中，yiexp為實(shí)驗(yàn)測得的有效擴(kuò)散系數(shù)，yipred為模型計(jì)算的有效擴(kuò)散系數(shù)，yaveexp為實(shí)驗(yàn)測得的平均有效擴(kuò)散系數(shù)。
28、本專利技術(shù)提供的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，通過利用pso-lightgbm回歸插補(bǔ)法對未包含有ph值的數(shù)組進(jìn)行預(yù)測，使包含ph值數(shù)組的數(shù)量得到有效擴(kuò)大，然后利用擴(kuò)大后的數(shù)組來構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型，并利用訓(xùn)練好的核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型來預(yù)測某一高放廢物處置庫的核素有效擴(kuò)散系數(shù)，可以有效提高核素的有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測精度。
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1.一種膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)集還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，所述利用所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型，并利用構(gòu)建好的核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型來預(yù)測膨潤土中某一放射性元素的有效擴(kuò)散系數(shù)包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，在構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型之前，首先對所述數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并以預(yù)處理后的數(shù)據(jù)來構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，膨潤土的總孔隙率εtot計(jì)算公式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，核素的離子摩爾電導(dǎo)率λ計(jì)算公式如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，核素的離子半徑r計(jì)算公式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)集還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，所述利用所述數(shù)據(jù)集構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型，并利用構(gòu)建好的核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型來預(yù)測膨潤土中某一放射性元素的有效擴(kuò)散系數(shù)包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨潤土中核素有效擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測方法，其特征在于，在構(gòu)建核素有效擴(kuò)散系數(shù)模型之前，首先對所述數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并以預(yù)處理后的數(shù)據(jù)來構(gòu)建核素有效擴(kuò)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：伍濤，田俊磊，馮佳星，師逍瓊，王永佳，李慶峰，
申請(專利權(quán))人：湖州師范學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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