放射性核素迁移研究的现状

综述了放射性核素迁移研究的历史发展过程和现状，着重叙述了放射性核索迁移研究中，实验室模拟研究、天然类比研究、计算机模拟研究和示踪研究的方法及其进展。     

放射性核素迁移的包气带-饱和带耦合模拟研究

为了使地下水环评结果更加真实,通过试验和拟三维方法数值模拟开展包气带-饱和带耦合模拟工作。为进一步说明包气带对核素迁移的迟滞(延迟和滞留)作用,开展了不考虑包气带的模拟并与耦合模拟结果对比。结果表明:(1)由于包气带对核素迁移的迟滞作用,吸附性较强的Se-79、Pd-107、Cs-135和Sn-126迁移至潜水面处的浓度远小于泄漏的放射性液体核素浓度,所致公众食入年待积有效剂量已小于剂量限值0.1 mSv,只有吸附性较弱的C-14所致公众食入年待积有效剂量大于0.1 mSv,需进行耦合模拟;(2)C-14在对流作用下不断向下游迁移,在弥散作用下污染范围逐渐增大,在地下水稀释及衰变、吸附作用下浓度逐渐降低。通过耦合模拟得到的地下水中放射性核素所致公众食入年待积有效剂量小于剂量限值0.1 mSv;(3)包气带对核素迁移的迟滞作用使地下水中C-14的浓度大大降低、迁移距离明显变小:地下水中C-14峰值浓度在考虑包气带时为2.15 Bq/L,不考虑包气带时为9.4×10⁴ Bq/L;事故发生后第1、5和10年,考虑包气带时C-14迁移距离分别为1.5 m、4 m和4.2 m,不考虑包气带时分别为3 m、12 m和17 m。     

在白俄罗斯~(137)Cs和~(90)Sr的有效迁移速度与土壤类型的关系

本文评价了白俄罗斯戈麦尔州Khoiniki区典型土壤中~(137)Cs和~(90)Sr的有效迁移速度。在大多数土壤中,~(90)Sr的迁移率要比~(137)Cs高,迁移范围分别为0.71～1.54cm·a~(-1)和0.39～1.16cra·a~(-1)。在一些土壤类型中,这两种放射性核素具有相同的速率,约1cm·a~(-1)。在切尔诺贝利核事故发生7年之后,残留放射性核素的主要部分位于土壤上部10cm处。在50～70cm深处,放射性核素的量已非常少。对整个Khoiniki污染区,所获得的放射性核素的垂直迁移与土壤类型关系的结果以放射生态学图的形式示出。     

天然土壤胶体对U(Ⅵ)迁移的影响

以石英砂为填充介质,采用动态柱实验方法研究了某中低放处置场地表土壤胶体对U(Ⅵ)在石英砂柱中迁移行为的影响,并结合静态批式实验探究了土壤胶体对U(Ⅵ)迁移的影响机制。结果表明,当U(Ⅵ)进样质量浓度从1.0 mg/L增大至5.0 mg/L时,U(Ⅵ)在石英砂柱中的穿透速率显著增大,且达到洗脱平衡时所需淋洗液的体积从250 PVs（孔隙体积）增大至400 PVs。与U(Ⅵ)相比,土壤胶体在石英砂柱内迁移较快,这可能是由于土壤胶体与石英砂之间相互作用较弱所致。土壤胶体与U(Ⅵ)共存体系中,U(Ⅵ)的迁移速率明显增大,而土壤胶体迁移速率无显著变化,表明共存体系中U(Ⅵ)的迁移行为主要受土壤胶体所控制。静态吸附实验表明,在石英砂-U(Ⅵ)二元体系中,pH≈6.0时石英砂对U(Ⅵ)的吸附率最大,而在胶体-石英砂-U(Ⅵ)三元体系中,U(Ⅵ)主要在土壤胶体表面发生吸附。本研究所用土壤中胶体的质量分数仅约占0.04%,但可吸附20%U(Ⅵ)（初始质量浓度为5.0 mg/L）;由此可见,土壤胶体可与U(Ⅵ)发生强的相互作用,进而对U(Ⅵ)在真实环境体系中的吸附、迁移和扩散等行为产生至关重要的影响。     

天然土壤胶体对U(Ⅵ)迁移的影响

以石英砂为填充介质,采用动态柱实验方法研究了某中低放处置场地表土壤胶体对U(Ⅵ)在石英砂柱中迁移行为的影响,并结合静态批式实验探究了土壤胶体对U(Ⅵ)迁移的影响机制。结果表明,当U(Ⅵ)进样质量浓度从1.0 mg/L增大至5.0 mg/L时,U(Ⅵ)在石英砂柱中的穿透速率显著增大,且达到洗脱平衡时所需淋洗液的体积从250 PVs（孔隙体积）增大至400 PVs。与U(Ⅵ)相比,土壤胶体在石英砂柱内迁移较快,这可能是由于土壤胶体与石英砂之间相互作用较弱所致。土壤胶体与U(Ⅵ)共存体系中,U(Ⅵ)的迁移速率明显增大,而土壤胶体迁移速率无显著变化,表明共存体系中U(Ⅵ)的迁移行为主要受土壤胶体所控制。静态吸附实验表明,在石英砂-U(Ⅵ)二元体系中,pH≈6.0时石英砂对U(Ⅵ)的吸附率最大,而在胶体-石英砂-U(Ⅵ)三元体系中,U(Ⅵ)主要在土壤胶体表面发生吸附。本研究所用土壤中胶体的质量分数仅约占0.04%,但可吸附20%U(Ⅵ)（初始质量浓度为5.0 mg/L）;由此可见,土壤胶体可与U(Ⅵ)发生强的相互作用,进而对U(Ⅵ)在真实环境体系中的吸附、迁移和扩散等行为产生至关重要的影响。     

~(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     

聚变装置失真空事故下灰尘迁移的数值研究

失真空事故下灰尘的迁移影响聚变装置的安全运行。对灰尘迁移的研究及其影响因素的分析,将有助于消除或缓解灰尘带来的事故风险。本文采用计算流体动力学方法,在已验证有效的聚变灰尘实验装置(STARDUST)数值模型的基础上,建立了灰尘迁移模型,再现了失真空事故下气体流动状态及灰尘迁移特性;通过改变灰尘物性、破口位置及障碍物的存在,进行了灰尘迁移的影响因素分析。结果表明:灰尘物性会影响其在失真空事故下的分布,当颗粒的粒径越小,密度越小时,灰尘的分布越接近气体的速度场;不同破口位置条件下,灰尘在真空室内的分布是不同的;障碍物的存在会极大地限制灰尘的迁移。     

钍射气(~(220)Rn)及其子体的研究现状与展望

对钍射气220Rn及其子体的来源、影响因素、测量方法、剂量评价和防治措施作了概括性的介绍与展望。环境中220Rn的来源主要有建材和地质。220Rn的影响因素包括土壤中232Th的含量、建筑材料类别与性状、建筑物的通风条件、离墙和地面距离、季节、地表γ辐射水平等。根据测量原理的不同,220Rn测量可以分为滤膜法、闪烁室法、固体核径迹法、活性炭吸附法、半导体探测法和化学方法等。220Rn子体比220Rn对剂量的贡献更加重要。220Rn防治措施包括:建材选择、增加室内空气的流动、加强通风和阻断地基中的钍射气220Rn来源等。     

铀尾矿库区浅层地下水中U(Ⅵ)迁移的模拟

在详细分析中国南部某大型铀水冶尾矿库的结构特点、运营情况和库区水文地质条件的基础上，对库区水文地质条件进行概述，运用溶质反应-运移模拟软件PHREEQC-Ⅱ，建立研究区U(Ⅵ)在浅层地下水中迁移的一维溶质反应-输运耦合模型，并分析在不同时间、距离、扩散系数、弥散度等条件下铀在铀尾矿库区浅层地下水中的迁移，即铀浓度随时间及距离的变化。模拟结果与现场观测资料基本吻合，表明该软件能较好地模拟U(Ⅵ)的迁移情况，证明了该模型的可行性。研究还表明，弥散作用对铀迁移有显著影响，弥散度的取值是模拟可靠与否的关键参数，而分子扩散对本模拟的影响可忽略不计。      

RFQ加速器的电磁场研究(英文)

使用SUPERFISH和MAFIA对射频四极加速器RFQ的加速腔完成了二维和三维电磁场计算。计算内容包括了加速器上的调谐器、耦合腔、真空接口和端部结构。其设计原则是尽可能地保持电场的纵向分布和四极截止频率保持不变。     

土壤中钚的迁移行为研究

我国表层土壤中存在的钚主要来自于20世纪中后叶大气层核试验之后的全球沉降。本研究以土壤中现存的钚为研究对象,利用加速器质谱(AMS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对环境中痕量水平钚同位素精准测量技术,在我国部分典型地区进行了现场土壤纵向分层采样和实验室测量。在此基础之上,将对流-弥散方程在单次瞬时输入情况下的解与我国不同地区土壤柱中钚核素的垂直分布数据进行了拟合,得到新疆、湖北、贵州、重庆、甘肃土壤中钚核素的表观对流系数为0.046~0.163 cm/a,表观扩散系数为0.058~0.339 cm2/a,土壤中239+240Pu浓度峰的迁移速率为0.063~0.187 cm/a。实测结果表明,钚同位素在土壤中的迁移速率与土壤有机质含量有明确的负相关关系。     

花岗石中放射性核素含量的限制

用国家标准GB6566－2001对花岗石的放射性含量加以控制，这一标准将建筑主体和装修材料分开考虑，明显放宽了对装修材料的限制要求。从公众剂量限值和环境保护的角度考虑，这一做法值得研究。另外在的花岗石样品中，红色品种放射性含量相对较高，特别是印度红产品，应予注意。     

Natural ray-emitting radionuclides in Egyptian cement

1Introduction Radionuclides occurring naturally in building materials are sources of external and internal radiation exposure in dwellings.The most important naturally occurring radionuclides present in soil and rocks are226Ra,232Th and40K.Since these radionuclides are not uniformly distributed,the knowledge of their distribu-tions in soil and rocks plays an important role in ra-diation protection and measurement.[1,2]In the forth-coming years lower regulatory limits are likely to be-come ob…     

合肥电子同步辐射实验室周围土壤中的放射性核素

能量较高的加速器装置对环境的影响,主要来源于两个方面:一是当装置运行时产生的瞬发辐射场。其辐射成分为γ、n、μ介子及其他强子。二是由于强子级联和电磁级联的传输与发展而形成的剩余辐射场,包括在加速器部件、隧道墙壁、冷却水及土壤屏蔽层中产生的感生放射性。     

北山地下水中可变价核素的溶解度和种态分布研究

北山28号钻孔(BS28)毗邻我国拟建高放废物处置库首座地下实验室场址。近期,基于现场动态连续测量,并结合地下水中溶解铁含量及围岩中Fe²⁺/Fe³⁺的比例推算,获得该钻孔365～690 m深处地下水在温度为18.4℃和pH值为(8.1±0.2)条件下,Eh值范围为-56至98 mV。基于此,本文利用PHREEQC程序及碳酸铀酰与Mg、Ca和Sr的三元配合物的热力学数据,计算了U、⁹⁹Tc、⁷⁹Se和Np在该地下水中的溶解度及种态分布情况。结果表明,地下水的pH值为8.1,Eh值在-56 mV到98 mV之间时,U、Tc和Se的溶解度范围分别为10^-9～10^-6mol/L、10^-14～10^-4mol/L和10^-14～10^-7mol/L,而Np的溶解度始终低于10^-15mol/L。在上述条件下,溶解态U、Se与Tc主要以Ca₂U...     

Ambient dose equivalent conversion coefficients for radionuclides exponentially distributed in the ground

Conversion coefficients of radionuclide deposition density to the ambient dose equivalent rate at 1 m height above ground were calculated for exponentially distributed sources in the ground. First, Monte Carlo transport simulations assuming exponential distributions in the ground were performed to obtain ambient dose equivalent for mono-energetic gamma-ray sources having different relaxation depths; next, on the basis of the simulated data, conversion coefficients for radionuclides were composed considering recent nuclear decay data. The ambient dose equivalent rates were then compared to the effective dose rates for reference adults and a new-born baby as well as to air kerma rates quoted from previous studies. It was confirmed that the ambient dose equivalent sufficiently overestimates effective doses, independently of age, for sources exponentially distributed in the ground. Furthermore, the air kerma was found to also overestimate the effective doses for all ages in the same conditions. In order to verify the computed conversion coefficients, the ratio of ambient dose equivalent to air kerma obtained by simulation was compared to the ratios measured at hundreds of locations in Japan which have been contaminated with radioactive cesium after the accident at the nuclear power plant in Fukushima Prefecture, Japan, in 2011; a good agreement was observed.     

核素迁移与胶体

简要阐述了真胶体、假胶体及放射性胶体的行为,讨论了放射性胶体形的机理及其对地质介质中核素迁移的重要作用。     

应用随机模拟理论计算低、中放固体废物处置场核素迁移

为了计算低、中放固体废物处置场关闭后,放射性核素在孔隙介质中迁移行为以及对公众造成的照射,应用随机数学理论,将处置场岩土体孔隙-裂隙双重介质视为一个随机场,依据流体渗流力学理论基础形成的二维定向渗流理论,建立了反映放射性核素在处置场岩土体中迁移规律的数学模型。结合计算技术,进一步建立可对放射性核素在处置场岩土体中迁移规律进行仿真分析的系统,并可以用于放射性核素在处置场岩土体中迁移规律模拟研究与预测分析,以及对公众所致辐射剂量计算。通过算例重复仿真实验分析,最后进行统计平均得出放射性核素在处置场岩土体中迁移的规律性认识,验证了所建模型是可行的、有效的。