高放废物深层地质处置库一般采用的是“多重屏障系统”设计，即把废物储存在处置容器中，外面包裹缓冲材料，再向外为围岩。处置容器中核废物释放的衰变热会传递到缓冲层和围岩，造成近场屏障系统温度不断升高。处置库的典型温度设计准则是缓冲区的峰值温度在处置库运营期间应保持在100 ℃以下。温度设计准则对处置容器间距设计是一种限制，因为它制约了在处置库的给定区域内处置容器的数量，即处置密度。处置容器间距应根据处置库热分析结果和温度设计准则来确定。因此，温度场的演变特征对处置库的安全性能评估和间距设计具有重要意义。
目前，处置库围岩中任意一点的温度分布都没有统一的解析表达式。已有的线热源模型通常把处置容器的半径设置为零，这与实际情况不相符。当处置容器长径比较小时，线热源解将会产生一定误差。此外，在建立处置单元热分析模型时，以往的解析模型很少考虑缓冲层与围岩之间传热特性的差异。
尽管数值方法可以快速获取处置库温度场分布特征，但在进行一些参数分析时，解析方法会更加方便，同时也可为数值方法提供验证手段。因此，本文建立了二维轴对称条件下处置单元的双层传热模型，对传热控制方程应用拉普拉斯和有限傅里叶正弦变换得到缓冲层和围岩层温度的拉普拉斯域解，通过与线热源解和数值解的比较，验证了本文解的正确性。然后，分析了不同几何参数和材料热参数对缓冲层峰值温度的影响。最后，借助模型半解析解确定了处置容器的最小间距，并对原位试验结果进行了预测。主要得到以下几点结论：
（1）当处置隧道间距小于40 m时，缓冲层峰值温度随处置隧道间距的减小而显著上升。然而，当处置隧道间距大于40 m时，其对峰值温度的影响很小。
（2）在一个处置板的中心位置，缓冲层峰值温度的影响半径为60 m。根据缓冲层温度设计准则，当隧道间距为40 m时，处置容器的最小间距为7.7 m。
（3）本文半解析解可以较好地预测原位加热试验结果。线性热源解略低于本文半解析解结果，同时半解析结果与数值模拟结果吻合较好，也验证了本文半解析解的正确性。
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