Basado en el concepto de múltiples barreras para el depósito geológico profundo de desechos de alto nivel, se proponen ecuaciones fraccionarias de advección-difusión para la migración de radionúclidos en medios porosos de baja permeabilidad de múltiples capas en este trabajo. Los modelos fraccionarios de advección-difusión presentados en términos de diferentes definiciones de derivadas fraccionarias son abordados analíticamente a través del método de transformación integral de Laplace. Este trabajo proporciona una base teórica para futuras simulaciones de la migración de radionúclidos en el sistema de múltiples barreras del repositorio de desechos de alto nivel.