包气带核素迁移示踪试验的土芯取样技术

研究了一套简便实用的包气带土芯采样装置,针对实际采样过程中出现的问题,对采采装置进行了改进,取得了较好的效果。     

黄土包气带中放射核素迁移的现场试验

在中国辐射防护研究院野外试验场琥展了为期二年的包气带中＾３Ｈ、＾６０Ｃｏ、＾８５Ｓｒ和＾１３４Ｃｓ的迁移试验,在天然条件和人工喷啉条件下共进行了六组试验。通过期取样和直接测量两种方法测量了示踪核素的浓度分布;同时为配合迁移试验,同步开展了包气带中水分运行观测。     

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坑和Ｆ坑进行了取样测量。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,两坑示踪源匀为φ５．５ｃｍ＊０．６ｃｍ。     

锶在包气带迁移的“双峰”分布机理探讨

本文通过砂柱实验,重现了淋溶条件了锶在黄土包气带迁移的“双峰”分布现场象,癀用离子竞争反应理论解释了这一现象。     

核素在弱含水层三维迁移的现场示踪试验

对核素在弱含水层中的三维迁移进行了现场试验。试验结果表明:经过1023d的试验,示踪核素90Sr、237Np、238Pu和241Am纵向分布的浓度峰均在最初释放的源层位置未动,迁移最快的90Sr的质心移动了0 32cm;按质心计算,90Sr、237Np、238Pu和241Am的延迟系数(Rd)分别为4 0×102、1 6×103、2 7×105和∞。这表明,黄土介质对这几种示踪核素具有强的吸附能力。     

包气带黄土介质中核素迁移的双峰机理研究

从理论上对引起核素在包气带迁移实验中的双峰现象机制进行了分析和计算，计算结果说明离子交换作用不会导致双峰现象；分别以稳定核素Sr、Nd、Ce为示踪剂，再次进行了野外现象包气带实验，最终结果表明源项介质同黄土介质的分配系数Kd的差异可能是导致出现双峰现象的真正原因。     

包气带中核素迁移模拟实验的设计和方法

本文主要依据中国辐射防护研究院开展的关于核素在地下水中迁移的研究工作，总结了包气带中核素迁移的土柱模拟实验技术，提出了设计实验的基本方法，讨论了非饱和流场特征、分配系数随含水率的变化、延迟系数的时间尺度效应等因素对实验设计的影响。实验的关键技术是建立所需含水率和流速的稳定非饱和流场，并难确地测量流场参数。在慨述了目前几种建立稳定流场和测量其参数的方法后，以一个例子介绍了利用灯芯效应在土柱中建立稳定非饱和流场的方法和用γ射线扫描技术测量含水率、用^131I作为示踪剂测量水流速的方法及在土柱外直接测量具有γ射线核素迁移速度的方法。     

天然条件下3H 在黄土包气带中的迁移

用＾３Ｈ作为示踪剂研究水的运动是一种最常用的方法。本文通过＾３Ｈ在天然黄土包气带的现场示踪试验,得到了＾３Ｈ在非饱和黄土中迁移的某些特征。     

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野外试验场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。     

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用得未扰动土柱,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。     

天然条件下~3H在黄土包气带中的迁移

用 3 H作为示踪剂研究水的运动是一种最常用的方法。本文通过3 H在天然黄土包气带的现场示踪试验 ,得到了3 H在非饱和黄土中迁移的某些特征。天然条件下现场示踪试验在 A、B两个试验坑进行。A、B坑的面积均为 2× 2 m2 ,深度分别为 30 cm和 10 0 cm。3 H示踪核素与一定量黄土均匀混合 ,制成示踪源 ,铺设于坑底中央 ,示踪源层的厚度为 0 .7cm,面积 1.5× 1.5m2 ,源层上方用原土回填。在 1989年 5月～ 1991年 7月试验期间 ,定期从两坑中采集土芯样 ,并切割成 0 .5～ 1cm厚的土壤样品 ,用真空加热蒸馏法 ,分离出土壤水 ,用液体闪烁计数器测量土壤水中的3 H含量 ,得到土壤中 3 H的浓度分布。结果发现 ,在非饱和黄土中 ,3 H浓度分布的质心位置 X0 (t)总体上是向下运动的 ,而且 ,随着深度的增加 ,3 H向下迁移速度变慢 ;试验期间 ,3 H在埋深 30 cm的 A坑中向下迁移速度为 5.4× 10 -2 cm/ d,在埋深 10 0 cm的 B坑为 1.6× 10 -2 cm/ d。但是 ,与 A坑相比 ,B坑中 3 H的质心位置上下迁移明显。另外 ,根据拟合结果可以看出 ,3 H的垂向浓度分布方差σ2x(t)随取样时间 t的变化关系近似呈 S型 ,对 A、B两坑可分别分为三段用不同的拟合方程表达     

~(85)Sr在黄土包气带中的迁移

现场示踪试验和环境模拟实验是核素在地质介质迁移研究中常用的两种方法。本文同时使用上述两种方法对85Sr在黄土包气带中的迁移规律进行了试验研究。现场示踪试验在 A、B坑 (天然降水条件 )和 D、E坑 (喷淋条件 )中进行 ,模拟实验用 2号和 4号土柱作实验。试验结果表明 ,在非饱和条件下 ,黄土对 85Sr有较强的吸附能力 ,85Sr的扩散参数随时间增加而增大。试验还发现 ,85Sr在同一黄土介质中的延迟系数 Rd 并不是一个常数。由试验数据经拟合后可以看出 ,85Sr的延迟系数 Rd 随水流速度 u (亦即随土壤含水量θ )的增加而增大 ,但小于由分配系数 Kd按 Rd=(1+ρKd/θ)导出的 Rd计算值 ,并且 ,由 Kd推导出的 Rd值随土壤含水量θ变化而变化的趋势也与实测结果相反。这说明 ,在黄土包气带条件下 ,如果将Kd 当作一个常数 ,则由 Kd 推导出的 Rd 值以及由 Kd 推导 Rd 值的常用方法都是不适用的。     

黄土包气带中放射性核素迁移的现场试验

在中国辐射防护研究院野外试验场开展了为期二年的包气带中 3H、6 0 Co、85 Sr和 13 4 Cs的迁移试验 ,在天然条件和人工喷啉条件下共进行了六组试验。通过定期取样和直接测量两种方法测量了示踪核素的浓度分布 ;同时为配合迁移试验 ,同步开展了包气带中水分运移观测在介绍了试验概况之后 ,分析了作为水分运移示踪剂的3 H的试验结果 ,并与野外现场的和实验室的其它研究包气带水分运移的结果相比较 ,令人满意的一致性显示了所建立的包气带水分运移研究方法的可靠性。核素迁移结果表明 ,试验场址的黄土沉积层对所选用的示踪核素具有强烈的吸附滞留作用。经过二年的试验 ,60 Co和13 4Cs的浓度峰无论在天然条件下还是喷淋条件下 ,迁移距离都不超过 1cm;85Sr的浓度峰在喷淋条件下迁移了约 13cm;在天然条件下迁移了约 2 cm。尽管 60 Co和 13 4Cs被黄土强烈吸附滞留 ,但是 ,试验中发现一小部分60 Co和 13 4Cs迁移速度远高于其浓度峰的迁移。试验中还发现 ,在喷淋条件下 ,85Sr在迁移过程中形成具有不同迁移速度的二个浓度峰。这些发现对放射性废物处置的安全评价甚为重要     

核素在水平组件迁移的现场示踪试验

在水平组件中的迁移试验是核素在含水层迁移试验的重要组成部分。本文主要介绍在中国辐射防护研究院野外试验场地下研究设施 (URF)试验竖井中进行的水平组件试验的方法和结果。水平组件中装有示踪剂和在含水层采集的未扰动土壤 ,通过试验竖井壁水平插入含水层 ,天然地下水通过与含水层介质紧密相连的一端流过组件 ,在接取样管的另一端接取水样 ;通过测量试验期间采集的水样和试验结束后切割的土壤样品中示踪剂的浓度 ,得到核素的迁移数据。试验结果表明 ,黄土对试验所用的90 Sr、2 3 7Np、2 3 8Pu和 2 41Am以及 Sr、Nd和 Ce都有较强或很强的吸附能力 ;核素迁移具有偏心现象 ;腐殖酸延缓了 90 Sr的迁移 ;3 H的迁移速度慢于 Br-。     

建造用于含水层中核素迁移试验的地下研究设施的技术要求

在中国辐射防护研究院 (CIRP)野外试验场建造了用于在浅部含水层中进行核素 (2 3 7Np、2 3 8Pu、2 41Am和 90 Sr等 )迁移试验的地下研究设施 (URF)。该设施须满足的主要技术要求包括 :保持周围试验区土体结构稳定 ,保持地下水化学条件和水动力条件不被改变。采用人工小进尺开挖和快速支护衬砌以及沉井法建造竖井等措施保护了周围土体结构未被破坏。衬砌前用四层聚乙烯膜铺衬洞壁 ,竖井体下沉前外壁涂刷氯烯烃防水胶液 ,基本防止了对地下水化学条件的影响。严格控制施工降水方式 ,由于施工中未采用抽水降低水位方式 ,保持了地下水动力条件没有变化。施工和运行过程中对有关指标进行了监测 ,结果表明采取有效措施后使 URF达到了预定技术要求 ,满足了核素迁移试验条件     

黄土包气带水分运移的现场研究

本文主要介绍在核素迁移试验现场进行的黄土包气带水分运移研究的方法和主要结果。包气带水分运移试验场建有一座 9.0 m深的负压计观测竖井和二个 2 8.0 m深的中子仪测管。分别采用 WM- 1型负压计系统和 IHiii型土壤中子水分仪测量黄土剖面的基质势和含水量。一组负压计和中子仪测管在天然条件下测量 ,连续观测 2年多 ,用于水分运移特征研究 ;另一组测量停止淹灌后的水分再分配过程 ,连续观测 7个月 ,用于非饱和渗透系数测定。结果表明 :(1)降雨入渗主要影响深度、蒸发影响深度在 1.0 m以上 ;(2 )水分运移可分为 4个带 :1.0 m深度以上为强交替带 ,含水量、水势和水势梯度随时间变化快、变幅大 ,液态水的运移比较明显 ;1.0～ 7.2 m深度上为含水量和水势随时间变化小的弱交替带 ,除黄土颗粒大小变化较大的深度处 ,一般来说 ,水势梯度方向单向向下 ,其中 :含水量和水势在 1.0～ 1.6 m深度上随时间变化较大 ,液态水的运移也比较明显 ;在 5.0～ 7.2 m深度上 ,水分变化很小 ,基本趋于稳定状态 ,液态水的运移很不明显 ,微弱的热水汽扩散显现出来 ;在 7.2～ 2 3.0 m深度上 ,含水量除在黄土 -古土壤 -钙质结核层组合交界处有变化外 ,其余则基本保持与黄土颗粒大小变化相对应的稳定状态 ,为水分运移的传递带 ;2 3.     

黄土包气带水分运移的现场研究

本文主要介绍了在核素迁移试验现场进行的黄土包气带水分运移研究的方法和主要结果。包气带水分运移试验建有一座９．０ｍ深的负压计观测竖井和二个２８．０ｍ深的中子仪测算。     

野外试验场包气带的土壤结构及渗透性

本文介绍本院野外试验场包气带土壤结构和渗透性参数实验分析的主要方法及其结果。     

237Np、238Pu和241Am在包气带黄土中迁移的模拟实验

本文介绍了237Np、238Pu和241Am在包气带黄土中迁移的模拟实验方法和结果.实验土柱尺寸为φ280 mm×1200 mm,示踪源层由示踪核素的硝酸盐溶液与石英砂(40～80目)混合后风干形成,尺寸280 mm×5 mm,核素迁移实验在喷淋(5.5～5.6 mm/d)条件下进行.对于237Np在土柱内垂向分布和迁移速度,实验期间用γ谱仪进行柱外直接测量.同时在实验进行1073 d和665 d后分别对1#和2#土柱中的237Np、238Pu和 241Am进行解体取样测量.经1073 d,237Np、238Pu和241Am在1#柱内比活度峰位分别向下迁移3.25、0.25和0.25 cm,其平均迁移速度分别为3.03×10-3、2.33×10-4和2.33×10-4cm/d.经665 d后2#柱内三种核素比活度峰位分别向下迁移1.25、0.25和0.25 cm,其平均迁移速度分别为1.88×10-3、3.76×10-4和3.76×10-4cm/d.237Np、238Pu和 241Am三种核素的比活度分布质心在1#和2#柱内分别向下迁移2.79、0.73、-0.09 cm和1.48、0.41、-0.27 (1073 d)和2#(665 d)柱内 237Np、 238Pu和 241Am垂向扩散参数σx(t)分别为1.29×10-3、9.86×10-4、5.03×10-4和2.00×10-3、2.12×10-3、1.08×10-3 #cm;在1cm;其延迟系数分别为1.03×103、3.93×104、3.18×104和1.17×103、4.25×103、6.45×103.由于石英砂和黄土是两种不同介质,在示踪源层处核素比活度分布呈现"低谷"现象.