Abstract
本論文旨在探討膠體於地下水裂縫中的傳輸機制對於核種傳輸之影響與相關參數之分析。文獻中有關膠體與核種傳輸之相關探討，皆考慮膠體濃度為一常數值，雖可簡化問題，但卻高估核種傳輸之能力，當膠體是由廢棄物固化體產生伴隨核種釋出時，膠體之傳輸機制必須完整討論，本文基於此一觀點提出膠體各項傳輸機制之物理及數學模型，並與核種傳輸方程式耦合求解，因此耦合方程式中所有係數皆為時間及空間之函數，使得求解過程中更為複雜。首先建立一數學模型來描述膠體與核種在岩層地下水系統的傳輸行為，並分析核種與膠體以及岩層間的交互作用之理論，建立其數學模式，以作為各項參數靈敏度分析之用。膠體在地下水的傳輸可假設為以下三種機制（1）假設膠體與岩層間之吸附作用為「不可逆」，且膠體無法進入多孔性母岩；（2）假設膠體與岩層間之吸附作用為「可逆」，且膠體無法進入多孔性母岩；（3）假設膠體可進入多孔性母岩，且膠體於多孔性母岩內為之吸附作用為「不可逆」。利用拉普拉司轉換法可以對三種膠體之傳輸模型求得解析解。而核種於裂縫中之傳輸方程式需與膠體傳輸方程式耦合，利用數值方法可以解出核種於裂縫中之濃度，並對膠體傳輸之相關參數進行分析及討論。由分析結果可知，膠體對核種傳輸的確有明顯且不可忽略之影響，懸浮於裂縫的膠體屬於可移動的，可視為核種傳輸過程的載子（carrier）核種在可移動膠體上的吸附能力增強，將使得膠體加速核種遷移之效應更為顯著。同時，當膠體被岩壁吸附係數越大，亦即是吸附於岩壁之膠體濃度越高，裂縫中可移動之膠體濃度便越少。而吸附於岩壁之膠體再釋出之係數越大，表示裂縫中可疑動之膠體將會增加。當考慮膠體可進入多孔性母岩時，本論文假設膠體不一定會完全依照裂縫與多孔性母岩間濃度的斐克定律所計算之通量擴散進入多孔性母岩，因此，假設一滲透比例，當膠體擴散進多孔性母岩之滲透比例越高時，裂縫中可移動之膠體濃度便越小。當膠體存在時，會加速核種於裂縫中之傳輸，且裂縫中膠體濃度越高，其加速核種之效應也越強。