Abstract
地質之中的熱源附近，由熱源引起的熱對流現象，可藉由分析充滿流體之多孔物質中，由浮力所造成之熱對流現象來探究。地質之中，各種外加之熱源附近，因熱源持續放出熱能而產生之溫度梯度，可能影響地層之穩定性；此外，因熱對流的發生，亦可能影響附近之環境生態。有鑑於此，有必要對此種現象進行進一步的研究。本文主要探討在充滿流體的地質多孔物質中，具有一個集中的點熱源或水平平面熱源時，熱源附近由浮力所造成之熱對流現象，並以此來瞭解高階放射廢料深層地質處置場之附近溫度場及流場情形。對於點熱源，以解析的方法，利用與熱源有關的參數Ra數( Rayleigh number )來作擾動分析，得到熱源附近之暫態及穩態溫度場及流場的分佈情形，並與Hickox 與 Watts 以相似轉換及數值方法解此問題統御方程式的結果做一比較，並根據此二法之分析結果，針對可能存在之實例來計算，以瞭解實際之影響範圍。從分析的結果中來看，一1000W 的點熱源其溫昇攝氏0.5度的影響半徑約可達110公尺。對於平面熱源，則以一套一般性的熱流模擬程式 PHOENICS 來分析，並根據一規劃中之最終處置場的實際狀況，計算熱源附近的溫度場分佈。此外，我們亦嘗試改變會影響地質中熱對流的參數--浸透度(perme- ability) K ，以瞭解 K對地質中熱對流現象的影響程度。從分析的結果中可看出，位於熱源上方的區域，除了會被直接的熱傳導效應加熱外，還會隨著熱源的增強，更有效的被自然對流的現象所加熱，且當 K 值愈大的時後，熱對流的現象也更加的明顯。