目前,坚定不移推动核电产业的发展是确保我国能源安全、促进能源布局优化升级的必然要求,但在经济由快速增量转向高质量发展的背景下,如何更加安全高效的发展核电成为重要议题。为紧跟核电快速发展的趋势,我国对铀的需求量不断攀升,与此同时国际上铀的价格持续上涨,国内外的需求和价格矛盾推动我国铀矿的开采工作。铀矿开采和冶炼过程中针对尾渣和碎石通常采用筑坝拦截谷口或围地的方式对其进行就地覆盖堆积,形成铀尾矿库。尾矿库中通常含有大量放射性核素,其中氡造成的辐射危害最大。铀尾矿库中的氡元素作为长寿命核素,从铀尾矿库覆土中析出进入到大气中,在水平风速作用下通过湍流机制向浓度低区域扩散,核素粒子在扩散过程中沉积在地面、植被,通过吸入、外照射和食入的方式对居民和工人造成辐射危害,致使铀尾矿库区域存在重大的安全隐患问题。因此,为切实解决铀尾矿库成为核工业系统中对周边环境和人员造成危害的突出安全隐患问题,对铀尾矿库中核素氡在土壤和大气中的扩散模型和扩散规律展开研究,对铀尾矿库的退役治理和环境保护具有重要意义。鉴于此,本文开展了以下工作并取得了一定进展。(1)系统阐述了铀尾矿库的放射性氡析出、氡大气扩散以及CFD相关理论知识,并在理论基础上结合CFD方法技术特点,确定了铀尾矿放射性核素在土壤和大气不同介质中迁移的主要影响因子,为数值模拟研究奠定了理论基础。(2)基于CFD耦合DEM技术得到小尺度范围内较为精确的粘度阻力系数和惯性阻力系数,并将参数应用于大尺度Fluent多孔介质模型中,根据多孔介质模型,对基本控制方程进行修正,建立湍流和多组分输运模型,利用多尺度结合应用的研究手段探究了氡在覆土中的运移规律。(3)提出了基于CFD分相核素数值模拟的计算方法,在大气风场模拟获得稳态流场参数的技术上分别建立了放射性核素氡湍流扩散模型和核素粒子随机轨道模型,采用数值模拟方法,结合风速水平、下垫面粗糙度、放射性核素衰变和重力沉降等综合影响因子,得到了放射性核素氡和核素粒子扩散的浓度场和轨迹场分布,探究了放射性核素扩散规律。(4)结合放射性源强、气象条件、人口分布、地形地貌、退役治理方法等综合因素对铀尾矿库地区环境效应和防护距离进行评价,并提出了铀尾矿库安全防护治理措施。以上研究方法和研究工作为铀尾矿库退役治理提供了理论和工程应用的系统性参考。