237Np、238Pu、241Am和90Sr在包气带黄土、含水层和工程屏障材料中迁移行为的野外试验研究

本文介绍了^237Np、^238Pu、^241Am和^90Sr在包气带黄土、含水层和工程屏障材料(膨润土、水泥、变质水泥、水泥砂浆粉)中迁移行为的野外试验的方法和结果。在包气带黄土和工程屏障材料中的迁移试验是在天然和喷淋(15mm／d)两种条件下进行的，含水层迁移试验包括核素在用未扰动含水介质填装的组件试验与核素在未扰动含水介质中的示踪试验。经过3年试验，核素在天然条件下的包气带黄土中以及无论在天然还是喷淋条件下的工程屏障材料中，示踪剂未见明显迁移(即未迁移出示踪源层外)；在喷淋条件下，在包气带黄土中通过石英砂示踪源层^90Sr(质心)向下迁移2．7cm，通过示踪源层外边缘上的黄土向下迁移13cm(峰位)；^237Np、^238Pu、^241Am未见明显迁移。发现石英砂做示踪剂载体对黄土非饱和水有屏流作用，影响核素迁移，以石英砂和黄土做载体的对比实验证实了这一点。^90Sr、^237Np、^238Pu和^241Am在未扰动含水层介质示踪试验中经1023d未见明显迁移，仍在示踪源点。含水层组件试验中^238Pu和^241Am未见明显迁移，在组件8(面源)中，^237Np向后迁移0．95cm，^90Sr(质心)迁移4．7cm。试验结果还表明，核素在变质水泥和普通水泥中迁移(3年)规律未见明显差异。     

237Np、238Pu、241Am和90Sr近地表迁移行为及含超铀核素中低放废物处置安全评价方法研究

主要介绍在包气带黄土、含水层黄土和工程屏障材料(膨润土、水泥、变质水泥、砂浆粉)中,237Np、238Pu、241Am和90Sr迁移的野外试验、实验室模拟实验及工程屏障材料性能测定、黄土对核素吸附特性、化学形态等研究结果.在天然和喷淋两种条件下,237Np、238Pu和241Am在包气带、含水层和工程屏障材料的野外试验中三年时间基本未移动.喷淋条件下,野外试验中90Sr通过石英砂示踪源层其质心位置1 079 d向下迁移2.7 cm,在示踪源层外6 cm处黄土中90Sr浓度峰在1 215 d向下迁移13 cm左右.在包气带模拟实验中,90Sr、237Np、238Pu和241Am在1号柱中经1 073 d分别向下迁移9.8 cm、3.25 cm、0.5 cm和0.25 cm.在含水层模拟实验中,经970.5 d,90Sr、237Np、238Pu和241Am分别迁移16 cm,4 cm、0.2 cm和0.2 cm.野外对比试验验证,在包气带中核素通过踪源层黄土载体向下迁移的距离是通过石英砂载体的3.6倍多.在完全相同条件下,Br迁移速度比3H略快.包气带石英砂示踪源层处,核素浓度分布出现低谷现象.CIRP试验场地下水中,237Np以离子态(V、V1价)存在为主,238Pu主要由以Ⅳ价离子态存在.237Np不易形成真胶体.工程屏障材料、HA和FA的存在对核素化学形态有影响.     

60Co、85Sr 和137Cs 在黄土包气带中迁移的模拟实验

从野外试验场用专门研制的原状土柱采样装置采得未扰动土柱,以60Co、85Sr和137Cs三种核素为示踪剂,在人工喷淋条件下研究核素在土柱中的迁移行为.采用直接测量和解体测量两种方法测定了核素在土柱中的垂向浓度分布.实验结果表明,在日均喷淋强度为7.96mm/d的喷淋条件下,近一年时间内85Sr浓度峰在实验土柱中的下移距离,按直接测量和解体测量分别约为6.0和8.0cm;60Co和137Cs浓度峰基本仍在原位.此结果与野外现场核素迁移示踪试验结果基本一致.     

黄土包气带中核素迁移的直接测定

野外试验场核素迁移试验通常采用的方法是在示踪核素投放后不同时间在试验坑取土样,测定不同深度处的核素比活度分布.本文介绍了为中国辐射防护研究院野外试验场包气带土壤中核素迁移而开发的直接测定方法,主要介绍测量原理、装置、刻度及部分测定结果.试验所用的示踪核素源层为布放在地表下1m深处体积为φ55mm×6mm的85Sr、134Cs、60Co与黄土的混合物.直接测量装置包括测井用探头[φ50mm×30mm的NaI(Tl)探测器及其铅屏蔽体]、探头升降及深度测读部分、数据获取系统和测井四部分.文中给出了在天然条件(C坑)和人工喷淋条件(F坑)下示踪核素投放后不同时间的85Sr的垂向活度分布曲线.试验结果表明,F坑中示踪核素投放后第264天85Sr峰位向下迁移了5cm左右,第430天已向下迁移了约8cm;而在C坑,在约2年试验期内85Sr的峰位几乎仍在原处.本方法所得结果基本上与采集土芯样测量的结果相符.最后分析了本方法尚待探讨的问题.     

包气带中不同示踪源层条件下核素迁移对比试验

为研究不同示踪源层材料对水份运移和核素迁移的影响，开展了以石英砂和黄土分别为示踪源层载体时Sr、Nd、Ce在包气带中迁移的对比试验。试验历时470d，在两种源层条件下各取土芯样4次。试验结果表明：在喷淋强度为5mm/h、3h/d条件下，Nd和Ce无论在石英砂示踪源层还是黄土示踪源层中浓度峰位均没有明显向下迁移；对于Sr，在黄土示踪源层中，470d后其峰位向下迁移约15cm(按质心计算为10cm左右)，而从石英砂示踪源层中向下迁移不明显（按质心计算，迁移约2.7cm），只是峰位有些展宽。上述结果表明，极薄（7mm）的细石英砂层也能对非饱和入渗水产生明显屏流作用，使得核素从石英砂示踪源层中向下迁移速度减慢。     

90Sr在双层孔隙介质迁移过程中比活度分布"低谷"的成因与特征

简要介绍了人工喷淋条件下在非饱和黄土中进行的核素迁移实验.实验所用示踪剂为90Sr和237Np、238Pu、241Am等超铀核素,示踪源是上述示踪剂的硝酸盐溶液与石英砂的均匀混合物;石英砂的粒径在0.2～0.45 mm之间;示踪源层尺寸为120 cm×50 cm,厚0.7 cm,挖坑浅埋于地表下50 cm深处;喷淋强度为5 mm/h、3 h/d;实验历时1 078天;每半年在实验坑采集1个土芯样,经切割成样品后送实验室测量样品中核素的比活度,得到核素比活度的纵向分布.本文主要对90Sr的实验结果进行了数据处理,发现90Sr在双层孔隙介质中迁移时,比活度分布出现一"低谷".文中以90Sr为例讨论了比活度分布"低谷"的成因和特征.由于石英砂层的存在,作为核素迁移载体的水的运移产生绕流,使得90Sr在石英砂层下方的迁移距离远小于85Sr在单一黄土介质中的迁移.     

~(60)Co.~(85)Sr和~(137)Cs在黄土包气带中迁移的模拟实验

从野外试验场用专门研制的原状土柱采样装置采得未扰动土柱 ,以60 Co、85Sr和 13 7Cs三种核素为示踪剂 ,在人工喷淋条件下研究核素在土柱中的迁移行为。采用直接测量和解体测量两种方法测定了核素在土柱中的垂向浓度分布。实验结果表明 ,在日均喷淋强度为 7.96 mm/d的喷淋条件下 ,近一年时间内 85Sr浓度峰在实验土柱中的下移距离 ,按直接测量和解体测量分别约为 6 .0和 8.0 cm;60 Co和 13 7Cs浓度峰基本仍在原位。此结果与野外现场核素迁移示踪试验结果基本一致     

黄土包气带中核素迁移的直接测定

野外试验场核素迁移试验通常采用的方法是在示踪核素投放后不同时间在试验坑取土样 ,测定不同深度处的核素比活度分布。本文介绍了为中国辐射防护研究院野外试验场包气带土壤中核素迁移而开发的直接测定方法 ,主要介绍测量原理、装置、刻度及部分测定结果。试验所用的示踪核素源层为布放在地表下 1m深处体积为 55mm× 6 mm的85Sr、13 4Cs、60 Co与黄土的混合物。直接测量装置包括测井用探头 [ 50 mm× 30 mm的 Na I(Tl)探测器及其铅屏蔽体 ]、探头升降及深度测读部分、数据获取系统和测井四部分。文中给出了在天然条件 (C坑 )和人工喷淋条件 (F坑 )下示踪核素投放后不同时间的85Sr的垂向活度分布曲线。试验结果表明 ,F坑中示踪核素投放后第 2 6 4天 85Sr峰位向下迁移了 5cm左右 ,第 4 30天已向下迁移了约 8cm;而在 C坑 ,在约 2年试验期内85Sr的峰位几乎仍在原处。本方法所得结果基本上与采集土芯样测量的结果相符。最后分析了本方法尚待探讨的问题     

低中水平放射性废物浅地层处置安全评价方法研究

中国辐射防护研究院和日本原子力研究所合作开展了为期 5年 (1988年 1月～ 1993年 1月 )的“低中水平放射性废物浅地层处置安全评价方法研究”,以建立一套低中放废物浅地层处置安全评价技术和方法 ,包括参数、模式和程序。本文主要介绍在黄土包气带中核素迁移规律、水分运移行为研究及其相关参数测定的方法和试验结果 ,以及试验场址主要特征和开发的核素迁移模式与计算程序为开展现场核素迁移示踪试验和实验室核素迁移模拟实验 ,建立了野外试验场、喷淋试验大厅和环境模拟实验室 ;开发了现场核素迁移直接测量系统 ;研制了实验室模拟装置和原状土取样设备。包气带核素迁移示踪试验 ,从 1989年 5月开始到 1991年 8月结束 ,试验在天然 (试验期间年均降雨量为 4 38mm)和喷淋 (喷淋强度 15mm/ d,相当于降雨量 5.4 8× 10 3 mm/ a)两种条件下进行。实验室模拟实验 ,喷淋强度为 0 .796 mm/ d(4号土柱 )和 0 .6 56 mm/ d(2号土柱 ) ,历时约 1年。示踪核素为 60 Co、85Sr和 13 4Cs(或13 7Cs)。还与现场试验同步开展了试验场水分运移研究 ,及用 3 H作示踪剂的水分运移研究。得到以下主要结果 :(1)对 85Sr,喷淋条件下 2年的现场试验期内 ,浓度峰迁移了 13cm,天然条件下迁移约 2 cm;在 1年的实验室模拟实验期内 ,取     

黄土包气带中核素二维迁移的试验研究

为了研究黄土包气带中放射性核素在垂直和水平方向上的二维迁移,在野外试验场的C坑(天然条件)和F坑(人工喷淋条件)进行了取样测量.将85Sr、134Cs和60Co三种核素与黄土均匀混合,制成示踪源,埋置于坑底中心位置,距地表1m,两坑示踪源层尺寸均为φ5.5cm×0.6cm.分别于埋置示踪源层后的第783d(F坑)和1072d(C坑)进行解体采样.使用专门制作的采样定位环,分层、分环采样.垂向分层,每层厚1cm;水平方向分环,环的直径为3～27cm,分9种尺寸.在C坑和F坑分别采土样241和213个.用NaI(Tl)γ谱仪测量土样中85Sr、134Cs和60Co的活度,得到两坑中三种核素的比活度分布曲线.结果表明,134Cs和60Co的比活度峰在两试验坑中垂向迁移距离均小于1cm,但也有一小部分迁移距离较大;而85Sr的比活度峰在人工喷淋条件(喷淋强度1.5cm/d)的F坑,向下迁移了约13cm,在天然条件的C坑,比活度峰仍在示踪源层,但在上、下二个方向上明显展宽.另外,还发现在水平方向上径向距为11.3cm(F坑)和12.8cm(C坑)样品中也有三种核素的存在.     

含硼废液水泥固化技术综述

压水堆核电厂含硼废液的处理主要采用水泥固化方法,这些方法大致可分为五种,即常规水泥固化工艺、改进型水泥固化工艺、高减容水泥固化工艺、制粉造粒灌浆固化工艺和高效率固化工艺。通过对各固化工艺特点的分析,提出我国应在制粉造粒灌浆固化工艺方面加强研究。     

放射性废离子交换树脂的特种水泥固化技术进展

本文介绍了废树脂特种水泥固化技术的最新研究进展和存在的问题。主要从废树脂特种水泥固化的技术特点、微观结构和水化热等方面进行介绍,并对废树脂特种水泥固化技术实际应用中需要解决的问题和研究方向进行了探讨。     

压水堆核电站产生的硼酸废液和浓缩废液的水泥固化研究

本文介绍了压水堆核电站产生的硼酸废液和浓缩废液水泥固化的实验室研究结果，硼酸废液在水泥中有良好的分散性和缓凝作用，水泥浆的泌水和终凝时间太长限制了水泥固化体中废液的包容量。     

生物废物灰化后灰分的水泥固化

本文报道了生物废物灰化后灰分的性质及其水泥固化配方的研究结果，给出了以大同５２５＾＃普通硅酸盐水泥为固化基材的固化工艺相图、最佳固化配方以及灰分水泥固化体性能的测试结果。     

水泥固化体撞击影响研究

本文进行了三种类型模拟中放废液水泥固化体的撞击试验,研究了撞击能量、固化体组份和形状对碎粒尺寸分布的影响,估算了单位撞击能量所增加的表面积(A/E)值。     

含氚废水水泥固化实验研究

研究用水泥固化处理氚废水,并选择了最佳配方:水与灰的重量比=0.45～0.5,水泥与石膏重量比=5∶1。用IAEA推荐的方法做浸出实验。为了减少水泥固化体中氚的浸出量,实验了几种涂层材料。沥青涂层可将固化体氚的浸出率降低1～2个量级。     

特种水泥固化放射性废离子交换树脂的初步研究

本文采用一种新型的 ASC特种水泥 ,研究了放射性废离子交换树脂的水泥固化技术。实验得到的最佳配方为 10 0 0 g水泥 + 5 0 0 g树脂 + 35 0～ 4 0 0 m L水 ,据此配方获得的固化体包容量为 4 2 %～4 8% ,其 2 8d抗压强度为 2 0± 2 MPa。第 4 2 d13 7Cs、90 Sr和60 Co的浸出率分别为 :7.92× 10 -5、5 .7× 10 -6和 1.19× 10 -8cm/ d。结果表明 ,该种水泥固化体的抗压强度、包容量及浸出率均明显优于普通水泥     

焚烧灰造粒水泥玻璃固化配方研究

本文报道了针对中低水平放射性焚烧灰处理的水泥玻璃固化配方研究结果。以一种自制磷酸盐材料作为硬化剂,以水玻璃为固化基质进行了固化剂配方研究,并进行了固化体的性能测定。研究结果表明,当水泥玻璃固化剂的配方为:硬化剂,30±3%(wt);水玻璃,66%(wt);水泥,3±0.3%(wt);外加剂,1%(wt)时,所制得水泥玻璃固化体均匀密实,密度在1.8~2.5 g/cm3间,28 d的抗压强度≥10 MPa;对85Sr和134Cs,第42天的浸出率均≤1.5×10-4cm/d。焚烧灰经过造粒水泥玻璃固化后,固化体的减容系数(焚烧灰造粒固化后固化体的体积与焚烧灰的体积比)为0.56,减容效果好,性能优于水泥固化体。     

焚烧灰造粒水泥玻璃固化体抗浸出性能研究

对焚烧灰造粒水泥玻璃固化体的抗浸出性能进行了研究,研究内容包括焚烧灰造粒水泥玻璃固化体的抗浸出性能和水泥玻璃净浆固化体的抗浸出性能。结果表明,在焚烧灰造粒水泥玻璃固化的基础配方(硬化剂,30%;水玻璃,66%;水泥,3%;外加剂,1%)上制备的焚烧灰造粒水泥玻璃固化体和净浆固化体的抗浸出性能好于水泥固化体的国家标准规定的要求,对于核素85Sr和134Cs,第42天的浸出率均≤1.5×10-4cm/d,累积浸出分数均小于6.23×10-2cm。     

水泥固化体的非饱和浸出实验

采用自行研制的非饱和浸出实验装置，用石英砂作蓄水介质，将8种规格(体积在40．2-16945.5cm^3之间)的水泥固化体试块置于密封容器中，进行了非饱和浸出实验。实验的含水量系列有5种，在0．15-0．40之间。非饱和浸出实验结果表明，在固化体试块体积≤4586.7cm^3时，累积浸出份额F随固化体周围介质含水量θ的增加而增大，例如，含水量在0．35和0．15时，不同体积固化体其360d的累积浸出份额之比在1．24-1．41之间；累积浸出份额随固化体体积V的增大而减少；含水量较高时的浸出实验结果接近于饱水浸出实验结果；历时1年的浸出实验显示，固化体试块的最大浸出深度约为2．25cm；另外，浸出实验中间取样与否，对最后的累积浸出份额影响不大。