地下水穿透情形下玻璃固化体的蚀变研究

玻璃固化体在高放废物处置库中的长期处置行为，是处置库安全评价的关键环节之一。本研究模拟极端情形下，地下水穿透包装容器与固化体接触后，固化体中元素的浸出和蚀变行为。结果表明，地下水与固化体接触后，各元素的浸出浓度迅速增大，在200 d后逐渐下降并趋于稳定；温度对固化体中不同元素浸出速率的影响不同，B和Si的浸出速率随温度的增加而增大，U和Re的浸出速率随温度的降低而增大；固化体蚀变程度随温度的升高而加重，但其蚀变层的形成会阻滞元素在其中的扩散，客观上降低了固化体蚀变速率；富Si处置环境有利于抑制固化体中元素的浸出。     

冻融法合成Sr高效吸附剂硅钛酸钠

"冻融法"合成了高效除Sr吸附剂。经扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析(TG)等分析方法对吸附剂进行了形貌及成分表征。考察了吸附剂硅钛酸钠对非放射性模拟废液中Sr的去除能力,验证了硅钛酸钠对放射性废液中90Sr的深度净化能力。实验结果显示,合成的硅钛酸钠对废液中Sr的吸附效果十分出色,在室温、pH=13的条件下,硅钛酸钠对非放模拟废液中Sr的吸附Kd值超过105 mL/g;同时所制备的吸附剂具有极强的耐盐性。"冻融法"制备吸附剂过程简单、产量大,适于工业化生产。     

模拟高放玻璃固化体在多重介质下的腐蚀行为

考察了模拟高放玻璃固化体在多重介质下关键元素的浸出和玻璃表面的腐蚀行为。在90 ℃下，北山二长花岗岩、高庙子膨润土和北山地下水按一定质量比加入微型反应釜中，将玻璃片放入膨润土中，反应从7 d持续至720 d。利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）/电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）分析溶液中元素的浸出浓度。采用扫描电子显微镜和电子能谱分析玻璃断面的形貌和腐蚀界面的元素分布。结果表明，玻璃体腐蚀实验180 d后，各元素的浸出浓度趋近饱和。玻璃的腐蚀在初期较为缓慢，90 d后在玻璃表面有明显的腐蚀层形成。实验360 d后，玻璃表面发生非均匀腐蚀，在断面形成楔形的腐蚀区域。在多重介质下，玻璃体的平均腐蚀速率为0.4 μm/d。     

模拟高盐溶液中硫酸钛水解对Sr的去除研究

研究了硫酸钛在模拟高盐溶液中的水解反应对Sr²⁺的吸附能力并对其水解产物进行了分析。首先，通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对硫酸钛水解过程中对Sr²⁺的吸附能力进行了研究；其次，通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对硫酸钛水解产物的形貌及结构进行了表征；最后，对该工艺进行了放射性工程热试验验证，验证试验以100 L/h的废液处理规模，连续运行105 h。研究结果表明，随着溶液pH值的升高，硫酸钛水解对Sr²⁺的吸附能力逐渐增强。当pH=13时，吸附能力达到最大值，此时对Sr²⁺的吸附率达99.4%，对Sr²⁺的吸附量为1.67 mmol/g。另外，研究还证明，该吸附过程是短时间内完成的，反应时间对吸附率基本无影响。放射性工程热试验验证了工艺的可行性，试验中⁹⁰Sr的去污因子（DF）达215。     

新型铯选择性吸附剂的合成及性能

在金属镍粉表面原位合成了与金属基体紧密结合的亚铁氰化镍钾(KNiFC/Ni)吸附剂。经分析,其表面为面心立方晶系的亚铁氰化镍钾(KNiFC),厚度约为40~80nm,晶格参数为0.996 0nm,化学组成可表示为K1.4Ni1.3Fe(CN)6。结果表明:该吸附剂不水解,对137 Cs具有较高的吸附容量,非常快的吸附速率,很高的选择性,Cs的吸附分配系数(Kd)可达105 mL/g,即使在1.0mol/L NaNO3溶液中,Kd值也大于103 mL/g;该吸附剂吸附137 Cs为典型的离子交换机制,NH+4由于具有和Cs+相近的离子半径所以竞争最为强烈。本吸附剂有望用于含铯废液的处理及137 Cs的分离或提取。     

球形亚铁氰化镍钾聚丙烯腈吸附剂的制备及应用

制备了以聚丙烯腈（PAN）为骨架、亚铁氰化镍钾（KNiFC）为核心的球形复合吸附剂(KNiFC/PAN),并通过X射线衍射仪、金相显微镜和电感耦合等离子体质谱仪等手段对该吸附剂进行了分析表征。采用批式实验,研究了硝酸浓度、Na⁺、NH⁺₄、接触时间等对KNiFC/PAN吸附Cs⁺的影响,研究了吸附过程的反应动力学和吸附等温线。结果表明,该吸附剂对Cs⁺的典型吸附分配系数（K_d）为104~105 mL/g,平衡时间小于5 min;硝酸浓度小于1.0 mol/L时,K_d值基本不变,之后随酸度增加,K_d值逐步减小;随着Na⁺浓度增加K_d值逐步减小;NH⁺₄对Cs⁺的吸附有明显的竞争。KNiFC/PAN对Cs⁺的等温吸附较符合Langmuir模型,饱和吸附容量可达127 mg/g;吸附动力学符合准二级动力学模型;KNiFC/PAN对Cs⁺的吸附为化学吸附。柱实验表明,该吸附剂可用于柱实验,操作方便,可将低放废液净化至¹³⁷Cs活度浓度小于10 Bq/L,处理能力大于17 500倍床容积,可为低放废液的深度净化提供技术支持。     

无机锶吸附剂的制备及其应用

为了去除放射性溶液中的90Sr,采用高锰酸钾和氯化锰的水溶液在pH=10~12、60℃的水浴中反应制备了一种MnO2吸附材料,并用X射线衍射法对其进行了初步分析和表征,该样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合晶相。采用静态实验对该吸附剂进行研究,并将其与9种常见的天然锶吸附材料进行比较。结果表明:该吸附剂对90Sr的吸附效果明显好于常用天然吸附材料;其对90Sr的吸附速率非常快,约20min即可吸附平衡,且具有较高的理论饱和吸附容量(Q≈0.52mmol/g)和吸附分配系数(Kd),其典型Kd≈104 mL/g;随着硝酸浓度增加90Sr的Kd值迅速降低,当c(HNO3)=0.01mol/L时,Kd≈6×103 mL/g,而当c(HNO3)=0.1mol/L时,Kd值仅为6mL/g,降低了3个数量级;Na+、K+的含量对Kd值的影响较小,随其浓度增加Kd值缓慢降低,但Co2+、Ca2+对锶的Kd值具有较大的影响,随离子浓度增加Kd值快速减小。该吸附剂对模拟和真实放射性废液的90Sr动态去除实验结果表明,其对锶具有很好的吸附性能,可用于去除放射性废水中的90Sr。     

~(101)Tc半衰期的测量

在微型中子源反应堆中辐照75 mg仲钼酸铵20 min,冷却12 min,然后用α-安息香肟-乙酸乙酯在水相介质为0.8 mol/L HNO3、相比1∶1条件下,连续萃取2次分离出了无载体、放化纯的~(101)Tc样品.用HPGe γ探测器对306.8 keV γ射线采用位置接续法跟踪测量,分别用"平移法"、"迭代法"和"R-值法"进行数据处理,得到~(101)Tc的半衰期为(14.02±0.01) min(n=5),经检验数据可靠.