237Np在黄土和石英砂中迁移的影响因素

通过静态实验和动态实验,研究了放射性溶液活度、液-固比、pH值、碳酸盐、离子强度和黄土粒度等对超铀核素^237Np在黄土中的吸附分配系数的影响,以及有机质HA对^237Np在石英砂柱中迁移的影响。     

237Np在黄土上的吸附

采用静态法测定了^237Np在黄土上的吸附比,开展了去除特定物相(包括碳酸盐、Fe/Mn氧化物／氢氧化物和有机质)后黄土对为^237Np的吸附,以及地下水离子强度等因素对黄土吸附^237Np影响的研究,并采用连续提取程序对吸附了^237Np的黄土进行了分析。实验结果表明：^237Np在黄土上的吸附较强,其吸附比为854mL／g;黄土中碳酸盐相对吸附的贡献最大,大体可据之对黄土吸附^237Np的能力进行判断。     

90Sr、237Np、238Pu和241Am在含水层中迁移的模拟实验

在中国辐射防护研究院野外试验场的地下研究设施内进行了^90Sr、^237Np、^238Pu和^241Am在含水层介质中迁移的模拟实验。实验用的非扰动原状土柱取自地下研究设施内的含水层，实验用水为地下水。实验结果表明，试验场含水层介质对^238Pu和^241Am具有很强的吸附能力，对^237Np的吸附能力相对次之，对^90Sr的吸附能力相对较弱。在实际水流速为6.13cm/d条件下，经过527.5天，各核素的活度浓度峰分别迁移了16cm(^90Sr)、3.9cm(^237Np)、小于0.2cm(^238Pu和^241Am)。采用核素二维迁移方程和本文提出的核素从源层释放的洗脱模型对浓度分布进行了拟合，得到了核素迁移参数，实验数据和拟合曲线符合较好。     

3H、237Np(V)在土柱中的迁移速度研究

报道了^3H、^237Np在黄土介质中的吸附特性及其迁移速度研究结果。结果表明，在该实验条件下，^237Np在含水层土壤中的迁移速度为0．19m/a，滞留因子为2403，吸附比为591mL/g。     

^237Np在破碎凝灰岩和凝灰质砂上的吸附研究

用连续提取法研究了^237Np在破碎凝灰岩和凝灰质砂上的吸附。研究结果表明，48h以后，2种介质对^237Np的吸附百分数相近，而且吸附的^237Np在各相间的分布均以离子交换态为主。凝灰岩和凝灰质砂的阳璃了交换容量差异显著，说明离子交换作用仅发生在粘土矿物的表面，凝灰岩中蒙脱石的层间没有发生阳离子交换。在28d的实验时间内，^237Np在介质中Fe-Mn氧化物－氢氧化物上的吸附百分数几乎不随时间变化。这可能是因为该吸附过程为瞬时即可完成的表面化学反应。介质内离子交换相和残余相上的吸附则显示为缓慢的吸附过程。     

^237Np与^233Pa的分离与测定

采用多孔高硅氧玻璃作吸附柱，研究了在8mol/LNHO3介质中^237Np与子体^233Pa的分离和测定。研究结果表明，用H2SO4解吸^233Pa，能使^237Np与^233Pa定量分离。^237Np和^233Pa的放化回收率分别为99％－101％和99％－103％，方法的相对标准偏差分别为2％和3％。     

腐殖酸对237Np在石英砂柱中迁移的影响研究

采用阶梯法和脉冲法分别将腐殖酸和^237Np注入石英砂柱中,研究了腐殖酸存在时对^237Np迁移的影响。实验表明,在流量为0．08mL／min的情况下,腐殖酸浓度从0增大至10mg／L时,^237Np在石英砂柱中的迁移加快,浓度继续升高到20mg／L、50mg/L后未见显著变化;^237Np在石英砂柱中的滞留因腐殖酸的存在而有减轻趋势(从无腐殖酸时的8．3％到HA为50mg／L时的5．0％)。滞留在石英砂柱中的^237Np,除了与吸附在石英砂上的腐殖酸结合外,至少还存在两种形态。     

腐殖酸胶体对超铀核素存在形态的影响研究

研究了在腐殖酸存在时，地下水中^237Np,^238Pu和^241Am的存在形态以及在黄土上的吸附。研究结果表明，在地下水中存在腐殖酸时，^237Np形成了假胶体，且胶体份额随腐殖酸浓度的增大而增大；^238Pu和^241Am的胶体份额也随腐殖酸浓度增大而增大。在地下水中存在腐殖酸时，这几种核素在黄土上吸附能力减弱。     

无机胶体对超铀核素的存在形态影响的研究

本文主要研究了几种超铀核素（^237Np,^238Pu和^241Am)的黄土含水层地下水中的胶体形态，及两种无机胶体（膨润土胶体及氢氧化铁胶体）对这些超铀核素形态的影响。研究结果表明，（1）在中国辐射防护研究院野外实验基地地下水中，^238Pu放置24h和48h，以胶体＋悬浮物形态存在的份额，分别达到82％和95％.^237Np不易形成真胶体，几乎全部以离子态存在。（2）该地下水中加入膨润土胶体的浓度从0到100mg/L时，^237Np以胶体存在的份额由0增加到13％。混合核素的胶体份额也略有增加。加入Fe(OH)3胶体，使混合核素胶体＋悬浮物的份额大大增加。     

237Np（V）在膨润土上的吸附行为研究

以甘肃红泉膨润土为预选的缓冲、回填材料,研究了核素237Np在该材料中的吸附行为。在大气和低氧(氧含量低于5×10-6mol/mol的Ar气气氛)两种条件下,分别测定了237Np在混合型、Mg 型、Ca 型三种膨润土上的吸附分配比Kd值;并以混合型膨润土为例,研究了pH值和CO2-3浓度对Kd值的影响。得到如下主要结果:(1)大气条件下,237Np在混合型、Mg 型、Ca 型膨润土上的吸附分配比Kd分别为:47.3,52.0,42.4mL/g;低氧条件下分别为:89.3,38.8,29.0mL/g;(2)低氧条件下,混合型膨润土在最终pH<9.2时,随着pH的升高,Kd值增大,在pH=9.2时,出现最大值;(3)在大气和低氧两种条件下,在Np(V)的浓度低于NaNpO2CO3的溶解度时,随着CO2-3浓度增加Kd值减小。结果表明,混合型膨润土对Np(V)有较好的吸附能力。     

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。     

Np在北山花岗岩裂隙填充物上的吸附行为

采用批式实验法在低氧条件下研究Np(Ⅴ)在北山花岗岩裂隙填充物上的吸附行为,探讨地下水pH、CO₃^2-、腐殖酸及裂隙填充物各组分等因素对吸附的影响。实验结果表明：裂隙填充物对Np(Ⅴ)有较强的吸附能力,吸附分配比K_d为843 mL/g;K_d随pH先增大后减小,当有CO₃^2-和腐殖酸存在时K_d减小;绿泥石和长石是北山花岗岩裂隙填充物吸附Np(Ⅴ)的主要贡献者。     

器壁吸附对镅分配系数测定的影响

测定了＾２４１Ａｍ在溶液和膨润土等吸附材料之间的分配系数以及器壁吸附百分率，讨论了器壁吸附对分配系数测定的影响，实验结果表明，空白实验管壁的吸附比含有固体吸附材料时管壁的吸附高得多；对于高分配系数的吸附材料，器壁吸附对Ｋｄ测定的影响可以忽略，但对低分配系数的材料，应该考虑器壁吸附的影响。     

~(237)Np在破碎凝灰岩和凝灰质砂上的吸附研究

用连续提取法研究了2 37Np在破碎凝灰岩和凝灰质砂上的吸附。研究结果表明 ,4 8h以后 ,2种介质对2 37Np的吸附百分数相近 ,而且吸附的2 37Np在各相间的分布均以离子交换态为主。凝灰岩和凝灰质砂的阳离子交换容量差异显著 ,说明离子交换作用仅发生在粘土矿物的表面 ,凝灰岩中蒙脱石的层间没有发生阳离子交换。在 2 8d的实验时间内 ,2 37Np在介质中的Fe Mn氧化物 氢氧化物上的吸附百分数几乎不随时间变化。这可能是因为该吸附过程为瞬时即可完成的表面化学反应。介质内离子交换相和残余相上的吸附则显示为缓慢的吸附过程     

Sorption Characteristics of Neptunium by Sodium-Smectite

Abstract

The sorption characteristics of ²³⁷Np by sodium-smectite have been studied by batch type sorption-desorption experiments over a pH range of 2 to 8. The association of ²³⁷Np with smectite was examined by the sequential extraction technique in which IM KCl and IM HCl solutions were used as the extraction agents. Two kinds of neptunium-smectite association were identified by their characteristic desorption properties. In the first association, neptunium is desorbed from smectite by 1 M KCl. In the second association, neptunium is stable in the basic solution but is desorbed by 1 M HCl. The latter association was observed when neptunium was sorbed at low pH. Powder X-ray diffraction showed an expansion of the basal spacing of smectite from 1.25 to 1.48 nm in low pH solutions, consistent with specific sorption of neptunium at a H+ expanded interlayer of smectite.     

镅的器壁吸附及其对扩散池实验的影响

针对北山地下水介质中镅（Am）在花岗岩内的扩散池实验中出现的Am在器壁上的吸附现象进行研究和分析。对扩散池实验的监测结果表明,母液内Am活度随时间显著降低。通过对可能产生该现象的几种原因进行分析和实验验证,确定了Am在器壁上的吸附损失是导致母液内Am活度降低的首要原因。Am在器壁上的吸附行为主要由Am的赋存形态决定。由于Am的赋存形态常随pH变化而改变,因此,pH对Am的器壁吸附行为影响很大。通过对可能降低Am器壁吸附损失的措施进行分析和探索,结果表明,对于像Am一样的强吸附性核素,不宜选择扩散池法研究其扩散行为。     

腐殖酸对Np胶体行为的影响

在模拟高放废物深地质处置的低氧低浓条件下,探讨用膜过滤法研究Np胶体行为的可行性。实验研究结果表明:无腐殖酸存在时,在pH=1～13条件下,无机离子对237Np的测定无明显影响,237Np的液闪探测效率可达100%;增加闪烁液用量可消除腐殖酸对237Np的淬灭效应,过滤器对237Np的吸附可忽略不计,说明将过滤法应用于Np的胶体行为研究准确、可靠,操作简便。应用该方法对Np的不同价态和腐殖酸存在下的胶体行为进行了研究。Np(Ⅴ)无明显胶体行为,Np(Ⅳ)以真胶体形态存在,其浓度显著影响胶体行为;腐殖酸与Np(Ⅳ)能形成假胶体,从而提高了Np(Ⅳ)在溶液中的含量,有利于Np的迁移。腐殖酸是核素迁移研究必须考虑的重要影响因素。     

~3H、~(237)Np(Ⅴ)在土柱中的迁移速度研究

报道了 3 H、2 3 7Np在黄土介质中的吸附特性及其迁移速度研究结果。结果表明 ,在该实验条件下 ,2 3 7Np在含水层土壤中的迁移速度为 0 .1 9m/a,滞留因子为 2 4 0 3,吸附比为 5 91 m L/g。